Министерство образования Республики Беларусь

Белорусский национальный технический университет

Кафедра «Горные машины»

Г.В. Казаченко, Н.В. Кислов, Г.А. Басалай

Энергетический расчет очистного и проходческого комбайнов

Учебно-методическое пособие по дисциплинам

«Горные машины и оборудование»

и «Проектирование техники для подземных горных работ»

Минск

БНТУ

2012

УДК 622.002.5.004 (075.8)

ББК 33.16я7

Г69

Составители: Г.В. Казаченко, Н.В. Кислов, Г.А. Басалай

Рецензенты: А.А. Кологривко, А.В. Нагорский

Г69 Горные машины и оборудование:/ сост.: Г.В. Казаченко, Н.В. Кислов, Г.А. Басалай. –Минск: БНТУ, 2012. - с.

В издании рассмотрены примеры энергетического расчета очистного и проходческого комбайнов, используемых при подземной разработке калийных месторождений. Предлагаемое пособие может использоваться при обеспечении дисциплин «Машины и комплексы открытых горных работ» и «Горные машины».

ISB№979-985-525-590-2 (ч.2) @ БНТУ, 2011

290-1

Введение

При подземной добыче полезных ископаемых используются различные системы разработки, технологии которых реализуются специальными комплексами машин. В Республике Беларусь подземная добыча калийных солей производится камерными и столбовыми системами, а также их комбинациями. Эти системы разработки соляных месторождений обеспечиваются комплексами машин с выемкой породы проходческими и очистными комбайнами.

При проектировании, создании и эксплуатации этих машин важнейшее значение имеет их энергетические и материальные параметры, значения которых могут быть определены путем анализа основных балансовых соотношений [1], выражающих законы сохранения энергии, массы и других физических величин. На основании этих соотношений могут быть решены ряд задач по определению мощностей, затрачиваемых на работу отдельных механизмов машин, а также кинематических, геометрических и массовых характеристик, включая производительность.

1. Основные исходные определения

Различают теоретическую, техническую и эксплуатационную производительность мобильной технологической горной машины. Эту производительность определяют по формулам:

, или , (1)

где В- ширина захвата исполнительного органа, м;

Н- толщина разрабатываемого слоя породы, м;

v_n – расчетная скорость передвижения или скорость подачи, м/с;

V – объем разрушаемой породы, м³;

t – время, за которое разрушен данный объем V породы, с.

Определяемую по формуле (1) производительность называют объемной и ее размерность м³/с. Первая из формул (1) используется для машин непрерывного действия, вторая – для машин, работающих циклически.

Очень часто используется понятие массовой производительности, которая определяется формулой:

, (2)

где - плотность породы в массиве, кг/м³.

В разрабатываемом слое плотность ρ породы из-за неоднородности структуры и наличия посторонних включений меняется в определенных пределах. Например, для колийной руды Старобинского месторождения ρ = 1800 ÷ 2200 кг/м³ [1]. Из-за этого расчетная массовая производительность неоднозначна. При оценке затрат мощности наиболее приемлемым является определение объемной производительности по формуле (1), так как она представляет собой произведение площади В·Н разрабатываемого слоя на поступательную скорость v_n горной машины и всегда однозначна.

Необходимо отметить, что наряду с основными единицами производительности системы CI применяются и другие единицы ее измерения, например, м³/ч, т/ч, м³/мин и др. В этих случаях в формулах (1) и (2) вводятся специальные переводные коэффициенты или используются другие единицы измерения величин В, Н, _п, .

Техническая производительность мобильной технологической горной машины учитывает потери времени на выполнение вспомогательных операций, обусловленных технологической схемой работы, обслуживанием машины, заменой изношенного инструмента. Она обычно определяется по формуле:

(3)

Коэффициент К_Т учитывает вышеперечисленные потери времени,

(4)

где t_ч- время чистой работы;

t_в - потери времени по техническим причинам.

Потери t_в времени определяются исходя из конкретных условий работы каждой машины расчетным путем или на основании данных хронометража.

Эксплуатационная производительность определяется по формуле

, (5)

где К_э- коэффициент непрерывности работы машин в период эксплуатации

. (6)

Здесь t_э- потери времени по организационно-технологическим причинам (отсутствие транспорта, топлива, энергии, аварийные ситуации и т.п.).

Чаще всего K_э определяется опытным путем.

Необходимо отметить, что по приведенным формулам определяется производительность по объему или массе породы в массиве.

Входящая в формулы (1) и (2) скорость v_п вычисляется из уравнения баланса мощности машины и проверяется по балансу производительности и некоторым другим условиям.

Уравнение баланса мощности в общем случае имеет вид

, (7)

где N – мощность энергетической установки машины;

N_i – мощность, затрачиваемая на работу i-го механизма или агрегата машины.

i = 1, n – число агрегатов, потребляющих энергию.

При однодвигательном приводе всех механизмов это уравнение распространяется на всю машину. Если машина имеет несколько двигателей, то это уравнение разбивается на несколько уравнений:

, (8)

где r – число механизмов приводимых в движение от j –го двигателя;

j = 1, p; p – число двигателей на машине.