Разработка и сравнительный анализ номограмм для установления рациональных характеристик режимов работы очистных комбайнов нового и прежнего поколений

Размещено на http://www.allbest.ru/

Разработка и сравнительный анализ номограмм для установления рациональных характеристик режимов работы очистных комбайнов нового и прежнего поколений

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

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. очистной комбайн резец гидромотор

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

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).

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; _{р2, 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] , Нм:

,

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

q_м - рабочий объем гидромотора; _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.

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.

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

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.

Размещено на Allbest.ru