УДК 622.232

 

РАЗРАБОТКА И СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ НОМОГРАММ ДЛЯ УСТАНОВЛЕНИЯ РАЦИОНАЛЬНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК РЕЖИМОВ РАБОТЫ ОЧИСТНЫХ КОМБАЙНОВ НОВОГО И ПРЕЖНЕГО ПОКОЛЕНИЙ

 

Горбатов П.А.проф., д.т.н.; Потапов В.Г., доц., к.т.н.; Перинский М.В., студент

(Донецкий национальный технический университет, г. Донецк, Украина)

 

В качестве представительных объектов исследования выберем очистные комбайны ОК нового поколения (КДК500, I типоразмер) и прежнего поколения (РКУ13) для выемки пластов пологонаклонного залегания средней мощности Н_р = 1,35…2,60 м.

Представительные расчетные значения мощности пласта, сопротивляемости пласта резанию и показателя степени хрупкости пласта в соответствии с рекомендациями [1] были приняты равными: Н_р = 2,2 м,  = 218 Н/мм, Е = 1,65.

Результаты расчетов эксплуатационных параметров и характеристик, выполненных в соответствии с зависимостями, предложенными в работах [2,3], представлены в виде номограмм, см. рис. 1.

Здесь:  - соответственно мощность на резание (р), погрузку (n), подачу (V), а l – номер исполнительного органа (1 – правого опережающего, 2 – левого отстающего);  - удельные энерго-затраты при выполнении комбайном всех его функций;  - соответственно теоретическая, техническая, эксплуатационная производи-тельности и ограничение производительности  по тепловому фактору электродвигателей.

В соответствии с [3] в качестве факторов, в общем случае ограни-чивающих возможности ОК по производительности (скорости подачи), рассматривались следующие (в скобках указаны условные обозначения пре-дельных значений скорости подачи, допускаемых этими факторами).

1. Максимальные значения рабочей скорости подачи (V_пр.max) и рабочего тягового усилия Y_{п. max} (V_my) по технической характеристике.

2. Устойчивый момент гидромоторов ОК РКУ13 (М_П.уст) и соответствую-щее ему значение тягового усилия (Y_п.уст)  подсистем подачи (V_п.уст) [3].

3. Радиальный вылет резцов (V_l).

4. Устойчивый момент электродвигателей подсистем привода исполни-тельных органов (ИО) (V_y).

5. Теоретическая производительность забойного конвейера (V_к).

 

 

Рисунок 1 – Номограммы для установления рациональных энергетических параметров
и режимов работы комбайнов: а) КДК500;  б) РКУ13

 

6. Тепловая характеристика асинхронного электропривода (V_п.т).

7. Скоростные возможности крепления забоя (V_кр) [4].

8. Эргономически обоснованные скоростные возможности перемещения машиниста комбайна (V_Ч) [5].

Для обоих комбайнов не рассматривались следующие факторы: газовыделение; устойчивость динамического поведения корпусной подсистемы комбайнов, поскольку рассматриваемые ОК базируются над конвейером; погрузочная способность шнеков с диаметром D_И=1,25 м.

Отличительные особенности сравниваемых номограмм следующие.

Для установления наиболее жесткого ограничения из числа факторов V_пр.max, V_l, V_y, V_к, V_кр, V_Ч  в первом квадранте: для однодвигательной машины рассматривается зависимость Р₀= Р₀ (V_n); для ОК КДК500 с индивидуальным электроприводом к каждому потребителю (исполнительным органам, приводным элементам движителей) рассматривается зависимость от скорости подачи V_п суммы мощностей (P_p1 + P_n1).

Применительно к обоим рассматриваемым комбайнам с двумя подсистемами подачи для установления V_my и V_п.уст анализируется зависимость Y_n = Y_n (V_n), а для установления параметра V_п.т – зависимости Q_т = Q_т (V_n) и Q_пв = Q_пв (V_n).

Для определения зависимости W = W(V_п) применительно к многодвигательной машине КДК500 необходимы также зависимости от V_n суммы мощностей (P_p2 + P_n2).

Величина Y_п.уст для комбайна РКУ13 определяется по формуле [3]:

                                      ,

где: М_п.уст – устойчивый момент гидромотора; h_р2, h_д – КПД выходного редуктора между гидромотором и приводным элементом движителя и КПД движителя; S – число одинаковых кинематических цепей «гидромотор – выходной редуктор – движитель»; r_н – средний радиус приложения тягового усилия к приводному элементу движителя; u₂ – передаточное число каждого выходного редуктора.

Величина М_{п. уст} определяется по формуле [3] , Н×м:

                                   ,

где: р_уст – устойчивое давление рабочей жидкости в напорной гидролинии;  - средний уровень давления во всасывающей гидролинии;

q_м – рабочий объем гидромотора; h_мм – механический КПД гидромотора.

Величина р_уст определяется из условия устойчивости работы гидропередачи [3]:

                                                      ,

где: р_к – давление настройки гидравлического контура защиты подсистем подачи от перегрузок; П – показатель, характеризующий степень динамичности давления рабочей жидкости при запертом предохранительном клапане.

Установлено, что Y_п.уст > Y_{п max} , что подтверждает корректность назначе-ния Y_{п max} заводом-изготовителем.

Определение устойчивых моментов М_уст и мощностей Р_уст для электродвигателей (ЭД) в составе подсистем привода ИО выполнено в соответствии с методикой ДонНТУ [3]. Для ЭД 2ЭКВЭ4-200У5 М_уст = 2324 Нм, Р_уст = 340 кВт, а для двигателя ЭКВ5-250В-У5 М_уст = 2404 Нм, Р_уст = 368 кВт.

Установление V_к осуществлялось, см. таблицу: для ОК РКУ13 применительно к конвейерам КСД26В (числитель) и СП326 (знаменатель); для ОК КДК500 при работе с конвейерами КСД27 (числитель) и СПЦ334 (знаменатель).

Для определения V_кр воспользуемся результатами исследований [4]. При существующем значении условного прохода в основных гидроэлементах крепей КД90 и КДД Ду8 при наличии в лаве 200 секций крепи V_кр для расположенных посредине лавы секций составляет  у КДД  - 6,4 м/мин, у КД90 – 7,25 м/мин.

В соответствии с [5] при Н_р= 2,25 м   V_Ч = 12 м/мин.

Таблица – Предельные скорости подачи очистных комбайнов по ограничива-ющим факторам

Тип ОК	Значение скорости подачи, м/мин
	Vпр.max	Vту	Vп.уст	Vl	Vy	Vп.т	Vк	Vкр	VЧ
КДК500	8	>12	-	7,44	-	-	10,15/12,45	7,25	12
РКУ13	5	>12	>12	6,16	9,3	6,8	6,95/7,48	6,4	12

 

Таким образом, при имитационном моделировании функционирования сравниваемых комбайнов и расчетах, связанных с производительностью и нагрузками, следует принимать в качестве представительных значений макси-мально возможной скорости подачи следующие значения: - для РКУ13 – 5 м/мин; - для КДК500 – 7 м/мин.

 

Перечень ссылок

1. Горбатов П.А., Потапов В.Г. Установление представительных параметров условий работы очистных комбайнов при их проектировании, испытаниях и исследованиях//Горное оборудование и электромеханика. –М.: Новые техно-логии, №7, 2006. – с. 33-35.

2. К12.10.040-99. Изделия угольного машиностроения. Комбайны очистные. Методика выбора параметров и расчета сил резания и подачи на исполни-тельных органах. Введен с 01.01.2000. – Донецк: Минуглепром Украины, 1999. – 75 с.

3. Горные машины для подземной добычи угля / П.А. Горбатов, Г.В. Петрушкин, Н.М. Лысенко, С.В. Павленко, В.В. Косарев. – Донецк: ДонНТУ, 2006. – 669 с.

4. Кирилюк Ю.Н., Карпенко А.С., Стадник Н.И. Повышение скорости крепления очистных забоев // Геотехническая механика. – Днепропетровск: 2008. – Вып.74 – с. 31-38.

5. Сургай Н.С., Виноградов В.В., Кияшко Ю.И. Производительность очистных комбайнов нового технического уровня и пути ее повышения // Уголь Украины. – 2001 - №6. – с. 3-5.