Расчеты

Составление основного баланса мощности.

Записываем уравнение баланса мощности привода центрального и внешнего буров, учитывая, что оба бура имеют общий привод,

,

где N₁ – мощность для разрушения породы центральным буром;

N₂ – мощность для разрушения породы внешним ротором;

N_2и3 – мощность для зачерпывания породы ковшами и погрузки на конвейер;

ŋ₁ и ŋ₂ – КПД соответствующих приводов.

;

- удельные затраты мощности на разрушение породы центральным буром;

- площадь сечения, разрушаемая центральным буром;

v_n – скорость подачи;

- толщина стружки, снимаемой резцами центрального бура;

- число резцов в линии резания центрального бура;

b₁ = 0,05 м - ширина захвата резца центрального бура;

к₁ = 20 - общее число резцов центрального бура;

- угловая скорость центрального бура.

Вычисляем величины, необходимые для определения N₁,

м² ;

рад/с ;

;

;

;

Тогда

Вт.

Определяем N₂

,

где - удельные затраты мощности на разрушение породы внешним ротором;

- площадь сечения выработки, разрушаемая внешним ротором;

- толщина стружки, снимаемой резцами центрального бура;

- среднее число резцов в линии резания внешнего ротора;

b₂ = 0,05 м - ширина захвата резца внешнего ротора;

к₂ = 8 - общее число резцов внешнего ротора;

R₂ = 1,4 м - наружный радиус внешнего ротора;

- угловая скорость внешнего ротора.

м² ;

рад/с ;

;

;

;

Тогда

Вт.

Далее вычисляем мощность для погрузки породы на конвейер с учетом затрат энергии на зачерпывание породы ковшами

,

где е₃ = 200000 Вт·с/м³ – удельные затраты энергии на зачерпывание породы ковшами;

h = 2,7 м – высота подъема породы ковшами.

= 1800000·v_n Вт.

Решение уравнения и его проверка

В окончательном виде уравнение баланса мощности привода соосных буров имеет вид

.

Принимаем КПД равным 0,75.

Тогда

и окончательно с учетом значения N_д и вычисления правой части уравнения в киловаттах (кВт)

,

или

.

Приближенное решение этого уравнения - м/с.

Производим проверку решения по уравнению баланса мощности привода соосных буров

кВт,

что незначительно (на 2,3 %) выше, чем мощность двигателя N_д12 = 200 кВт. Погрешность в 2,3 % получена в результате округления приближенного значения скорости подачи в большую сторону. Примем значение скорости подачи, произведя округление до второй значащей цифры в меньшую сторону, т.е. м/с.

Проверим теперь, удовлетворяет ли определенная скорость мощностям приводов остальных механизмов.

Привод бермовых фрез и отрезных коронок

где е_р3 и е_р4 – удельные затраты мощности разрушения массива бермовыми фрезами и отрезными коронками, Вт·с/м³;

S₃ и S₄ - площади сечения, разрушаемые бермовыми фрезами и отрезными коронками, S₃ = 0,75 м² ; S₄ = 0,12 м²;

f = 0,7 – коэффициент трения разрушаемой породы о почву выработки;

f₂ = 0,5 – коэффициент трения разрушаемой породы о лопасти бермовых фрез;

ω₃ – угловая скорость вращения бермовых фрез,

рад/с;

l = 0,7 м – средняя длина перемещения породы шнеками бермовых фрез;

ŋ₃ и ŋ₄ – КПД приводов бермовых фрез и отрезных коронок,

ŋ₃ = ŋ₄ = 0,75.

Вычисляем е_р3 и е_р4 , предварительно определив z₃ и z₄ .

Принимаем их равными значениям из предыдущего примера

z₃ = 1,5; z₄ = 1,6.

Тогда

= 2455000 Вт·с/м³;

= 25195400 Вт·с/м³.

Определяем теперь необходимую мощность двигателя привода бермовых фрез и отрезных коронок

= 18659 + 3100 + 2500 ≈ 24300 Вт = 24,3 кВт.

Полученное значение намного меньше установленной мощности двигателей по исходным данным.

Привод механизма перемещения и подачи.

Мощность привода в рабочем режиме

,

где - суммарное тяговое усилие гусеничных лент;

ŋ = 0,7 – КПД привода гусениц;

ε = 0,05 – коэффициент буксования.

Сила сопротивления перемещению комбайна

.

Значения μ = 0,03 , k = 0,05 и φ = 12⁰ принимаем как и в предыдущем примере.

При массе комбайна, равной 58000 кг,

Н.

Сила сопротивления подаче исполнительного органа

,

где К_п = 0,8 – коэффициент пропорциональности между силами сопротивления резанию и подаче;

- мощность для разрушения породы центральным буром;

- то же для внешнего ротора;

- то же для бермовых фрез;

- то же для отрезных коронок.

Вт·с/м³,

Вт·с/м³,

Вт,

Вт,

Вт,

Вт,

= 125660 Н.

Крюковое усилие примем таким же, как и в предыдущем примере,

Н.

Тогда

Н,

а мощность для перемещения комбайна и подачи исполнительного органа на забой

кВт.

В транспортном режиме при скорости v_n = 180 м/ч

кВт.

Установленные двигатели обеспечивают требуемую мощность с большим запасом.

Проводим также проверку достаточности мощности двигателя привода ленточного конвейера

,

где Р_тк – окружное усилие на ведущем барабане;

v_б = 1,3 м/с – окружная скорость барабана;

ŋ_к = 0,7 – КПД привода конвейера.

Величину Р_тк находим так же, как и в предыдущем примере

.

м/с; м;кг;К = 0,1; φ = 12⁰;

кг/с.

Н.

Вт = 5,8 кВт.

Установленный двигатель с запасом обеспечивает работу конвейера.

Выводы

Таким образом, комбайн может работать в породах с заданными свойствами с теоретической скоростью подачи 0,0076 м/с, что дает теоретическую производительность Q = 7·0,0076 = 0,053 м³/с.