ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЦИОНАЛЬНОГО РЕЖИМА РАБОТЫ ВЫЕМОЧНОГО КОМБАЙНА - Выбор средств механизации для горных работ

Исходные данные для расчета:

№

Наименование параметров

Обозна-чение

Размер-ность

Значение

1

Сопротивляемость угля резанию

АP

Н/мм

250

2

Мощность пласта расчетная

НP

М

1,5

3

Марка угля

А

4

Диаметр исполнительного органа

DИ

М

1,25

5

Ширина захвата

BЗ

М

0,63

6

Скорость резания

М/с

2,57

7

Количество резцов на органе

Шт.

29

8

Число резцов в одной линии резания

NPp

Шт.

2

9

Электродвигатель

ЭКВЭ4-200У5 (2шт.)

10

К. п.д. передаточного механизма

З

0,8

11

Схема работы комбайна

Челноковая

12

Длина очистного забоя

L

М

250

13

Коэффициент готовности

КГ

0,9

14

Удельный расход резцов

Z

Шт/т

29,65-10-3

Скорость резания определяется по выражению, где NИ - 39,4 частота вращения исполнительного органа, об/мин.

=(3.14-39.4-1.25)/60=2,57м/с

Определение рационального режима работы выемочного комбайна

Находим зависимость нагрузки на валу двигателя в функции скорости подачи комбайна.

При использовании упрощенного подхода мощность на валу двигателя при I-й скорости резания исполнительного органа описывается следующим уравнением:

Р = аI + b VП ;

Где: АI - условная мощность нагрузки двигателя при VП =0, кВт;

B - приращение мощности двигателя при увеличении VП на 1 м/мин, кВт - мин /м.

Значение AI может быть определено по следующей формуле:

Где NРр ? количество резцов исполнительного органа, одновременно контактирующих с забоем;

З - к. п.д. передаточного механизма -0,8.

Для шнековых исполнительных органов

,

При марке угля А; Б=70, в=0,27.

Значение B в формуле энергетической характеристики определяется по следующему выражению:

мин/м

Где Д ? коэффициент, учитывающий хрупко-пластические свойства угля, для вязких углей Д = 0,095.

=0.0025-((2,57-18)/0.8) - (70+0,27-270)=21 кВт.

Р = аI + b VП =PS1;

Р = 21+ 61 -2 =143 кВт где VП =2 м/м;

Р = 21+ 61 -3 =204 кВт; VП =3 м/м;

Р = 21+ 61 -4 =265 кВт; VП =4 м/м;

Р = 21+ 61 -4,7 =308 кВт; VП =4,7 м/м;

Р = 21+ 61 -5 =326 кВт; VП =5 м/м;

Расчетное определение численных значений осуществляется по выражению

РН(S4)=400кВт

РН(S1)=400 =309,.8кВт

Где РН(S1), РН(S4) - номинальная мощность электродвигателя соответственно в режимах S1 и S4 При ПВ=60%, ПВ - относительная продолжительность включения электродвигателя, %.

VП= (РН(S1)-а)/в=(309,8-21)/61=4,7м/мин

В нижнем квадранте номограммы находим зависимости QТ = f3 (VП) и QЭ = f4 (VП), где QТ И QЭ соответственно теоретическая и эксплуатационная производительности комбайна:

QТ = 60 г НР ВЗ VП,

QТ = 60-1,4-1,5-0,63-2= 158,7 т/ч,

QТ = 60-1,4-1,5-0,63-3=238,1 т/ч,

QТ = 60-1,4-1,5-0,63-4=317,5 т/ч,

QТ = 60-1,4-1,5-0,63-4,7=373 т/ч,

QТ = 60-1,4-1,5-0,63-5=396,9т/ч

QЭ = QТ КЭ,

Здесь КЭ - коэффициент непрерывности работы очистного комбайна, определяемый по формуле

Г - плотность угля, т/м3; L - длина лавы,300 м; КГ - коэффициент готовности комбайна 0,9; ТМо, ТКо, ТЗи, ТОп - 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 ТМо, ТКо, ТЗи и ТОп определяются следующим образом:

ТМо = 0 - при челноковой схеме работы комбайна;

TЗu = НР ВЗ L Z г tP= 1,5-0,63-300-0,029-1,4-2= 23 мин.

ТКо = 15 мин;

ТОп = 25 мин,

Где VП max - максимальная скорость подачи комбайна 5 м/мин;

Z - удельный расход режущего инструмента 0,0029 ш/т;

TP - время на переустановку одного резца 2 мин.

КЭ=0,46 при VП=5 м/мин; QЭ = QТ КЭ5=396,9-0,46=182,5 т/ч,

КЭ=0,47 при VП=4,7 м/мин; QЭ = QТ КЭ4=373-0,47=175,3 т/ч,

КЭ=0,51 при VП=4 м/мин; QЭ = QТ КЭ4=317,5-0,51=161,9 т/ч,

КЭ=0,57 при VП=3 м/мин; QЭ = QТ КЭ3=238,1-0,57=135,7 т/ч,

КЭ=0,65 при VП=2 м/мин; QЭ = QТ КЭ2=158,7-0,65=103,1 т/ч,

В нижнем квадранте приводится зависимость среднечасовой производительности по условию отсутствия перегрева электродвигателя QПВI = F2(VП), определяемая графоаналитическим путем для каждой из рассматриваемых скоростей резания:

QПВI = QТ ПВ/100.

ПВД=100*(РS1|P)2

ПВД=(326/309,8)2=1,10;

ПВД= (308/309,8)2=0,98;

ПВД= (265/309,8)2=0,72;

ПВД= (204/309,8)2=0,42;

ПВД= (143/309,8)2=0,21.

Ход графического определения QПВI при различных значениях относительной продолжительности включения электродвигателя показан на рис. 2.1.

Для контроля следует произвести построение указанных кривых по следующим аналитическим зависимостям:

QПВI = QТ при VП<[PН(S1) -БI] =4,7,

.

Принимаем общую мощность обоих двигателей комбайна РКУ-13.

QПВI при Vп=2=396,9*(309,8/21+61*2)2= 1857,2

QПВI при Vп=3=396,9*(309,8/21+61*3)2= 915,3

QПВI При Vп=3.5=396,9*(309,8/21+61*3.5)2=692,1

QПВI при Vп=4=396,9*(309,8/21+61*4)2=460,4

QПВI при Vп=4,7=396,9*(309,8/21+61*4,7)2=399,6

QПВI при Vп=5=396,9*(309,8/21+61*5)2=358,3

VП, м/мин

Р, кВт

QТ, Т/ч

QПВ

ПВд

2,0

143

158,7

1857,2

0,21

3,0

204

238,1

915,3

0,42

4,0

265

317,5

460,4

0,72

4,7

308

373

399,6

0,98

5

326

396,9

358,3

1,10

Используя полученные данные по нагрузке двигателя и теоретической производительности комбайна, определяются удельные энергозатраты на выемку - WI, кВтч/т, для каждой из скоростей резания:

- Для комбайнов с общим приводом шнеков

WI = P/QТ = (бI + b VП)/QТ.

W1=143/158,7=0,90 кВт/ч;

W2=204/238,1=0,86 кВт/ч;

W3=265/317,5=0,84 кВт/Ч;

W4=308/373=0,83 кВт/ч;

W5=326/396,9=0,82 кВт.

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

Результаты вычислений

VП, м/мин

Р, кВт

QТ, Т/ч

КЭ

QЭ, т/ч

W, КВт ч/т

2,0

143

158,7

0,65

103,1

0,90

3,0

204

238,1

0,57

135,7

0,86

4,0

265

317,5

0,51

161,9

0,84

4,7

308

373

0,47

175,3

0,83

5,0

326

396,9

0,46

182,5

0,82

Следующим этапом определения рационального режима работы комбайна является учет вышеприведенных параметров ограничений. Часть из них (VПmax, QКонв) находится из технических характеристик комбайна и конвейера.

Целью выявления ограничения скорости подачи VNк по производительности забойного конвейера является обеспечение его допускаемой загрузки при работе очистного комбайна по условию QТ ? (0,7...0,8)-QКонв, где QКонв - теоретическая производительность конвейера по данным его характеристики-14 т/мин, 840 т/ч.

QТ ?0.8*840= 672т/ч

Значение скорости VNк может быть установлено по формуле:

=1,2*0.01*(672/1.4*1,5*0.63)=6,1 м/мин

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

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

VПкр = К LКр/tКр,

Где К = 0,6 - коэффициент, учитывающий горно-геологические условия;

LКр - шаг установки секций крепи по длине лавы, 1,5м;

TКр - норматив времени на переустановку одной секции крепи;

TКр = 0,3 мин.

Целью определения скорости подачи по вылету режущего инструмента LР является выполнение требования отсутствия недопустимого контактирования с неразрушенным массивом угля резцедержателей работающего исполнительного органа с учетом его конструктивных особенностей.

VПкр = 0,8*1,5/0,3=4,0 м/мин

Для наиболее распространенных комбайнов, имеющих шнековые или барабанные исполнительные органы:

,=(39,4*2/100)*8=6,3 м/мин.

Где NИ. о - частота вращения исполнительного органа,- 39,4 об/мин;

NРл - число резцов в одной линии резания-2;

LР - радиальный вылет резца, - 8см.

Цель определения скорости подачи комбайна по условию РУ?Р - обеспечить работу комбайна без опрокидов его двигателя. Для определения VРу необходимо установить расчетное значение РУ по зависимости:

РУ = МУ nУ / 9550,

Где МУ - устойчивый момент двигателя, Нм;

NУ - частота вращения ротора двигателя, соответствующая устойчивому моменту, об/мин. В первом приближении принимается равной номинальной частоте вращения.

Устойчивый момент двигателя определяется по зависимости

Где ММф - максимальный вращающий момент электродвигателя в условиях его питания от реальной шахтной сети, Нм. В первом приближении ММф=0,72МК. Здесь МК - максимальный вращающий момент электродвигателя в условиях его питания номинальным напряжением, Нм;

КУпр - коэффициент управления, учитывающий качество управления по поддержанию нагрузки на заданном уровне. Принимается при автоматическом управлении 0,9, а при "ручном" - 0,8;

КНч=1,1...1,5 - коэффициент, учитывающий отношение амплитуды низкочастотной слагающей максимальной нагрузки и среднему ее значению;

КВч = 0,3...0,4 - коэффициент, учитывающий отношение амплитуды высокочастотной слагающей нагрузки к максимальному значению низкочастотной составляющей;

КД - коэффициент выравнивания высокочастотной слагающей нагрузки. КД = 0,1...0,3 - для однодвигательного привода; КД = 0,5...0,8 - для двухдвигательного привода исполнительного органа.

;

Ру=2397*1430/9550=359 кВт

VПу= (PУ-а)/в=(359-21)/61=5,5м/мин

При двухдвигательном приводе) полученное значение устойчивого момента одного двигателя следует умножить на коэффициент 1,9, учитывающий возможное несовпадение механических характеристик двигателей.

Численные значения ограничивающих параметров отражаются на номограмме в (см. рис. 2.1) виде соответствующих линий.

Рациональные значения скорости подачи VПрац и скорости резания VРрац определяют исходя из условия обеспечения максимальной эксплуатационной производительности (QЭ > 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 VПрац=VПкр=4,0 м/мин. Выбранный режим работы комбайна следует выделить.

С учетом полученного значения подачи определяется величина сменной эксплуатационной производительности комбайна

Ограничения скорости перемещения:

VPy? 5,5м/мин - по устойчивой мощности электродвигателя.

VPlh? 6,3м/мин - по вылету резца.

VПкр? 4,0м/мин - по скорости крепления.

VПод? 4,7м/мин - по скорость подачи

VPконв? 6,1м/мин - по скорости конвеера.

Номограмма для выбранного режима работы комбайна.

Комбайн механизация очистной выемочный

В качестве рациональной принимается скорость подачи VПкр=VПод=4.0 м/мин.

С учетом полученного значения подачи определяется величина сменной эксплуатационной производительности комбайна

,

Где ТСм - продолжительность смены, 6 ч;

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

Похожие статьи




ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЦИОНАЛЬНОГО РЕЖИМА РАБОТЫ ВЫЕМОЧНОГО КОМБАЙНА - Выбор средств механизации для горных работ

Предыдущая | Следующая