close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

код для вставкиСкачать
Лекции по "Технологии и оборудованию Горного производства" для АКиТ (16 часов).
Лекция 3.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О РАЗРУШЕНИИ ГОРНЫХ МАССИВОВ.
РЕЖУЩИЙ ИНСТРУМЕНТ ГОРНЫХ МАШИН.
ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ОРГАНЫ ВЫЕМОЧНЫХ КОМБАЙНОВ
Общие сведения о разрушении горных массивов
Показатели сопротивляемости горных пород разрушению.
Для практических целей в горном деле широко используется коэффициент
крепости горных пород, предложенный профессором М.М. Протодьяконовым и
характеризующий относительную сопротивляемость разрушению горной породы
при ее добывании
f =
σ сж
10
За единицу коэффициента крепости принимается предел прочности породы
при одноосном сжатии, равный σсж = 10 МПа.
На базе коэффициента крепости f разработана классификация горных
пород, по которой они все разделены на 10 категорий с коэффициентом f от 0,3 до
20. Значение f можно определить по величине работы, затрачиваемой на
дробление породы, сопротивляемости бурению (или скорости бурения), расходу
взрывчатых веществ на отбойку и др.
Другим показателем, характеризующим разрушение массива, является
средняя сопротивляемость резанию угля и породы A (кН/см). Этот параметр
определяет усилие, необходимое для снятия среза (стружки толщиной 1 см)
резцом ДСК-2 в блокированных условиях. Показатель сопротивляемости A
достаточно хорошо коррелирует с коэффициентом крепости f, имея зависимость
A = 150 ⋅ f
Зная величину A, можно определить удельные энергозатраты
W p = 0,000185 ⋅ Aпл ⋅ (0,77 + 0,08 ⋅ R ), кВт ч/т
или
Aпл
W p = 0,02722
, кВт ч/т,
2 + h ⋅ tgϕ
где Aпл – средняя сопротивляемость пласта резанию,
∑ m y Ay + ∑ mn An ,
Aпл =
m
m y и mn – соответственно суммарная мощность угля в пласте и суммарная
мощность породных прослоек в пласте угля, см;
Ay и An – соответственно средняя сопротивляемость резанию угля и
породы, кН/см;
m – полная мощность пласта;
h – толщина среза;
Лекции по "Горным машинам и комплексам
комплексам" для ЕПГ, ГЕМ (60 часов).
2
ϕ – угол бокового развала борозды при резании;
R – показатель разрушаемости пласта, кВт⋅ч⋅см/м3,
0,38 ⋅ Aпл
3
, кВт⋅ч⋅см/м ,
R=
E +1
Е – показатель хрупкости угля.
Процесс резания угля
В процессе резания,
резания т. е. разрушения угля перемещающимся режущим
инструментом, от забоя отделяется стружка (срез).
Резание угля носит цикличный
цикличный, скачкообразный характер и состоит из двух
стадий: дробления и скалывания.
скалывания При резании острым резцом в месте его
контакта с массивом возникают высокие контактные напряжения
напряжения, уголь дробится
на мелкие фракции, образуя уплотненное ядро впереди резца.
резца По мере движения
резца ядро увеличивается в размерах, при этом напряжение возрастает. Однако
ядро не может получить значительного развития в глубь массива, так как
сопротивление массива объемному сжатию велико. Увеличивается ядро лишь
вблизи обнаженной поверхности — вверх и частично в стороны.
стороны
Рисунок 1 – Схемы разрушения угля резцом
При движении резца происходит скалывание небольших кусочков угля I, II
и III (рис. 1, а), при этом усилие резания падает. Мелкие частицы из уплотненного
ядра частично получают выход наружу. Однако большая часть их зажимается
между передней гранью резца и массивом.
Дальнейший процесс резания сопровождается непрерывным увеличением
площади контакта резца с массивом, ростом размера ядра и силы резания. Далее
скалывается более крупный кусок угля IV по линии АВ. Этот этап имеет характер
взрыва: кусочки угля с силой разлетаются вверх и в стороны,
стороны ядро разрушается,
образуя облако пыли; сила резания падает практически до нуля. Далее цикл
резания повторяется.
В процессе резания угля на его дробление и развитие трещин в массиве
расходуется энергия, определяемая заштрихованной площадью диаграммы сил
(рис. 1, б). Эта площадь значительно меньше, чем при резании такого же
однородного материала.
Лекции по "Горным машинам и комплексам" для ЕПГ, ГЕМ (60 часов).
3
Итак, при резании угля взаимодействуют не два тела (резец и уголь),
а три: резец, уплотненное ядро из мелко раздробленного угля и неразрушенный
массив угля.
Для уменьшения пылеобразования необходимо, чтобы объем уплотненного
ядра был минимальным. Это достигается при рациональной форме резцов и
заостренной передней грани.
Подача воды на переднюю грань резца, помимо пылеподавлеиия,
существенно снижает усилия резания благодаря уменьшению трения резца о
массив и, кроме того, уменьшает нагрев резца.
На рис. 1, а показано, что резец воздействует лишь на часть массива,
расположенную выше линии резания kk'. При этом энергия, подводимая к резцу,
расходуется на дробление, скалывание угля и развитие трещин в массиве также
выше этой линии. Однако последние исследования ИГД им. А. А. Скочинского
(проведенные проф. А. Г. Фроловым и другими) показывают, что энергия,
передаваемая резцу, расходуется не только в верхней зоне, но и почти в такой же
мере и в нижней зоне под линией кк' (см. рис. 1.4, б). Энергия здесь затрачивается
на образование в массиве трещин, выколов, что и наблюдается на практике.
Общая классификация режущего инструмента горных машин
Все виды горных инструментов можно разделить на группы, отличающиеся
друг от друга наиболее важными признаками:
способом разрушения,
видом разрушаемого забоя,
материалом
и стабильностью исполнения рабочей части.
Первые два признака предопределяют вид горной машины и, при прочих
равных условиях, область применения инструментов. Например, резцы
выемочных и проходческих комбайнов, разрушающие горную породу с
поверхности забоя, характеризуются большой величиной пути трения на
единицу объема разрушенной горной массы и поэтому пригодны для работы
по породам с коэффициентом крепости f ≤ 5…6 по шкале проф.
М.М.Протодьяконова.
Современный
режущий
инструмент
почти
весь
армируется
вольфрамокобальтовыми сплавами (ВК). Расширяется применение алмазного
инструмента.
Область применения наплавленного режущего и дробящего инструмента в
горной промышленности незначительна.
Под стабильностью исполнения рабочей части понимается способность
инструмента сохранять в процессе изнашивания первоначальные геометрические
параметры.
Режущий инструмент отделяет стружку от забоя горной породы в
результате непрерывного статического воздействия и перемещения инструмента.
К режущему инструменту относятся резцы выемочных, проходческих и буровых
машин, алмазные пилы и коронки.
Лекции по "Горным машинам и комплексам
комплексам" для ЕПГ, ГЕМ (60 часов).
4
Дробящий инструмент внедряется (вдавливается)
вдавливается) в породу под
действием ударной нагрузки
нагрузки. При этом под лезвиями инструмента порода
дробится в пыль и образуется лунка. После каждого удара инструмент
перемещается в новое положение
положение. В промежутках между лунками порода
скалывается. К дробящему инструменту относят коронки перфораторов и долота
станков ударного бурения
бурения.
Раздавливающий инструмент по принципу воздействия на горную породу
отличается
от
дробящего
статическим
приложением
нагрузки.
К
раздавливающему инструменту относят шарошки всех видов и дробовые коронки.
Дробовые коронки используют только при разведочном бурении нисходящих
скважин.
Комбинированный
инированный инструмент предназначен для бурения шпуров и
скважин способом, объединяющим основные свойства ударного и вращательного
воздействия.
Отбойный инструмент представлен изготовленными из стали с
последующей термообработкой пиками отбойных молотков, которые забиваются
в массив горной породы с помощью ударного механизма отбойного молотка. Для
отламывания кусков породы пику наклоняют.
Способы разрушения горных пород
Наиболее распространенные способы механического разрушения горных
пород: резание стержневыми
евыми радиальными или тангенциальными резцами,
вращательное бурение с применением резцов и шарошек
шарошек, ударно
ударно-вращательное с
применением долот и коронок
коронок, вращательно-ударное бурение шарошками.
Кроме
того,
применяется
термическое
бурение
скважин,
термомеханическое разрушение,
разрушение разрушение с наложением на инструмент
ультразвуковых колебаний
колебаний. При гидродобыче используют для разрушения струю
воды высокого давления.
Для ведения добычных и проходческих работ исполнительные органы
добычных и проходческих комбайнов обычно оснащают группой инструментов
(резцов, шарошек), расположенных в определенном порядке по так называемой
схеме набора резцов. Воздействуя на горную породу, инструменты образуют в
ней борозды, резы, проходы
проходы, лунки.
Срез
характеризуется
толщиной,
шириной и формой (рис. 2).
2
Толщина среза h — это заглубление
резца при его подаче на забой
забой, измеренное по
нормали от предыдущей линии резания.
Средняя ширина среза t ср - соответствует
средней ширине борозды,
борозды образовавшейся за
один проход резца при установившемся
режиме резания.
Угол бокового развала ϕ — это угол
между боковой поверхностью борозды резания
Рисунок 2 – Основные
и плоскостью, проходящей по оси резца и
параметры среза угля
Лекции по "Горным машинам и комплексам
комплексам" для ЕПГ, ГЕМ (60 часов).
5
перпендикулярной поверхности забоя. ϕ = 25° - 85°. Для вязких углей его
значения меньше, чем для хрупких. С уменьшением толщины среза h значения ϕ
увеличиваются, кроме того
того, значения ϕ увеличиваются при резании в щели.
Сечение среза
S cp = t cp ⋅ h
Различают несколько видов резания (разрушения
разрушения), определяемых
расположением резов относительно друг друга, забоя. Чем больше степень
обнажения поверхности, тем лучше разрушается горный массив. Однако
эффективность процесса определяется не столько усилием, сколько
энергоемкостью разрушения.
разрушения Основным энергетическим покаателем является
удельная энергоемкость процесса разрушения Wp, измеряемая в кВт·ч/т и
показывающая расход энергии на единицу разрушенной горной массы.
В зависимости от состояния угольного или породного массивов
производится выбор режущего инструмента, а затем добычной или проходческой
машины.
разрушения) породного массива
Виды резания (разрушения
Рассматривая виды резания резцами, в последующем будем иметь в виду и
соответствующие виды разрушения другими инструментами.
Виды резания представлены на рис.1. Рассмотрим их.
1. Блокированный вид разрушения (рис. 3, схема а) – развал отсутствует,
резание происходит в щели в тяжелых условиях, напряженное состояние в породе
не реализуется, периметр контакта резца с породой наибольший
наибольший, работа сил
трения значительна, усилия резания и энергозатраты максимальны.
максимальны Сечение
стружки F=b⋅h. Блокированный рез встречается, в основном,
основном при работе
камнерезных машин. Такой вид резания наиболее энергоемок.
энергоемок
Рисунок 3 – Виды резания
Лекции по "Горным машинам и комплексам" для ЕПГ, ГЕМ (60 часов).
6
2. Полублокированный вид (рис.3, схема б) – рез с одной стороны
ограничен сплошной стенкой (в кутке), развал возможен только в одну сторону.
Сечение стружки
h2
F=b⋅h+
⋅ tgϕ
2
Срез такого вида образуется, например, при работе резцов, занимающих
крайние положения в режущей цепи врубовой машины или исполнительном
органе комбайна, и при работе нижнего ножа струга. Энергоемкость ниже, чем
при резании в щели.
3. Вид резания с выровненной поверхности (рис.3, схема в) – развал
происходит в обе стороны. Сечение стружки
F = b ⋅ h + h 2 ⋅ tgϕ
При непрерывной работе такой вид резания невозможен, так как после
резания поверхность забоя не бывает ровной. Энергоемкость разрушения меньше,
чем при перечисленных выше видах. Такой рез применяют в качестве эталонного,
с которым сравнивают все другие виды.
4. Полублокированный повторный срез (рис.3, схема г). Степень
обнажения забоя в этом случае больше, чем в рассмотренных вариантах (две
плоскости обнажения). Эта схема эффективна и характерна для большинства
исполнительных органов выемочных машин. Примером повторного среза может
служить работа резцов режущей цепи, кроме крайних и средних.
5. Шахматный (сотовый) срез (рис. 3, схема д) представляет собой
разновидность полублокированного повторного среза, когда четные срезы
чередуются с нечетными и резание производится по целичкам угля высотой h .
Особых преимуществ перед предыдущей схемой эта схема не имеет.
6. Тангенциальный (подрезной) сред (рис. 3, схема е) отличается от
полублокированного повторного среза расположением оси резца под углом ϕ к
поверхности разрушения. При правильно выбранных параметрах h ', t, ϕ
значительная часть среза скалывается под действием силы Р, приложенной по
нормали к верхней боковой грани резца.
Виды, элементы и параметры резцов
По виду резцы очистных комбайнов подразделяют на радиальные и
тангенциальные.
Радиальные резцы (рис. 4, а) устанавливаются в резцедержателях
исполнительного органа по радиусу шнека или барабана. При этом ось державки
резца перпендикулярна линии резания.
Тангенциальные резцы (рис. 4, б) устанавливаются в резцедержателях под
острым углом к радиусу. Они предназначены для крупного скола и применяются
на очистных комбайнах при углях не выше средней крепости, так как при крепких
углях вследствие возникающих больших динамических усилий, комбайн теряет
свою устойчивость.
Лекции по "Горным машинам и комплексам" для ЕПГ, ГЕМ (60 часов).
7
Рисунок 4 - Типы резцов
а - радиальные; б - тангенциальные резцы
Классификация исполнительных органов выемочных машин
Основное назначение исполнительных органов выемочных машин –
эффективно разрушать массив угля на транспортабельные куски с наименьшими
измельчением, пылеобразованием и удельным расходом энергии.
На врубовых машинах применяются баровые исполнительные органы, на
струговых установках — струговые, на очистных комбайнах — шнековые,
барабанные. буро-скалывающие, баровые и различные комбинации их с
дисковыми
и
штанговыми
исполнительными
органами,
имеющими
вспомогательное значение и небольшое применение.
Исполнительные органы можно классифицировать по нескольким
характерным признакам:
по схеме отработки забоя — фланговые (врубовые машины, очистные
комбайны, струги) и фронтальные (выемочные агрегаты);
по схеме разрушения массива угля — прорезающие в массиве угля щели
(плоские, кольцевые, концентрические) с последующим саморазрушением
межщелевых пачек угля либо разрушением их механическим способом —
штангой с дисками, специальными скалывателями или другими устройствами;
разрушающие скалыванием с поверхности забоя и комбинированно;
по ширине захвата: с узким захватом — 0,5; 0,63; 0,8 и 1,0 м на
узкозахватных комбайнах, работающих на пологих и наклонных пластах, и 0,9 м
— на крутых; с широким захватом, т. е. более 1,0 м, обычно— 1,6; 1,8; 2 м на
широкозахватных комбайнах, работающих на пологих и наклонных пластах;
по способу крепления к корпусу выемочной машины — с разворотом в
горизонтальной плоскости (врубовые машины, широкозахватные комбайны);
неподвижно (узкозахватные комбайны);
по способу регулирования по вынимаемой мощности пласта — с
регулированием посредством гидродомкратов; без регулирования;
по схеме образования первоначального вруба — самозарубающиеся, не
требующие подготовки ниш; несамозарубающиеся с подготовкой ниш.
Лекции по "Горным машинам и комплексам" для ЕПГ, ГЕМ (60 часов).
8
Исполнительные органы очистных комбайнов работают в тяжелых
условиях, так как им приходится разрушать не только угли с сопротивляемостью
резанию от 60 до 350 кН/м, но и породные прослойки и включения, содержащиеся
в пластах и имеющие высокие крепость и абразивность.
Основные требования к исполнительным органам
К исполнительным органам предъявляются следующие основные
требования:
− разрушение массива угля на транспортабельные куски с
одновременной погрузкой разрушенной горной массы на доставочные
средства при простых конструктивных решениях;
− небольшое измельчение угля при малом удельном расходе энергии,
что достигается путем целесообразного выбора типа, конструкции и
режимных
параметров
исполнительного
органа,
режущего
инструмента, схемы набора резцов и др.;
− малое пылеобразование в пределах допустимых санитарных норм, что
достигается
путем
применения
эффективных
средств
пылеподавления;
− высокая производительность по разрушению и погрузке угля;
− устойчивое положение выемочной машины при работе как в
плоскости пласта, так и в перпендикулярной плоскости, что
достигается правильным выбором конструктивных параметров
исполнительного органа и машины, режима работы, отсутствием
чрезмерных динамических нагрузок и др.;
− высокая надежность и долговечность;
− высокий механический к. п. д. в целях максимального использования
энергии на полезную работу (разрушение угля) при небольших
непроизводительных потерях (на трение и пр.);
− незатруднительное регулирование исполнительного органа по
вынимаемой мощности пласта на ходу машины;
− самозарубка исполнительного органа в пласт и возможность выемки
угля на концевых участках очистного забоя без подготовки ниш, что
позволяет исключить применение нишенарезных машин и за счет
этого резко снизить продолжительность и трудоемкость концевых
операций;
− работа как по челноковой, так и по односторонней схеме;
− прямоугольная форма забоя при выемке угля;
− надежное крепление резцов в резцедержателях, удобная и быстрая
замена их при износе;
− простота конструкции и технологичность изготовления, а также
удобство эксплуатации;
− безопасное применение в шахтах, опасных по газу и пыли.
Лекции по "Горным машинам и комплексам" для ЕПГ, ГЕМ (60 часов).
9
Шнековые, барабанные и дисковые исполнительные органы
Шнековые, барабанные и дисковые исполнительные органы по характеру
стружкообразования могут быть объединены в одну группу. Наибольшее
применение на узкозахватных комбайнах для пологих пластов получили
шнековые исполнительные органы, которыми оснащено 96 % общего числа
очистных комбайнов и только 4 % комбайнов с барабанными исполнительными
органами и вертикальной осью вращения (МК67М). Дисковые исполнительные
органы используются в небольших количествах в комбинации с другими типами
исполнительных органов для вспомогательных целей; подрубки верхней пачки
угля, оформления забоя и т. п.
Шнековые исполнительные органы в наибольшей мере удовлетворяют
указанным выше требованиям.
В зависимости от горно-геологических условий, типа узкозахватного
комбайна и других факторов применяют шнеки нескольких разновидностей:
• литой и сварной конструкции, с правым и левым направлением навивки
спирали, применительно к правому или левому забоям, для обеспечения погрузки
разрушенного угля на забойный конвейер;
• по числу и типу спиралей – одно (редко), двух и трехзаходные, с
постоянным и переменным шагом;
• по типу режущего инструмента – с радиальными и тангенциальными
резцами или в комбинации из них;
• по диаметру – для тонких и средней мощности пластов обычно – 0,56;
0,63; 0,71; 0,8; 1,0; 1,12; 1,25; и 1,4 м; для мощных пластов диаметром – 1,6; 1,8 и
2,0 м;
• по ширине захвата – 0,5; 0,63 для пластов мощностью более 1 м и 0,8 м
пластов мощностью менее 1 м.
Преимущества: широкая область применения – пологие и наклонные
пласты мощностью от 0,7 до 5 м при сопротивляемости угля разрушению до 2,5 –
3,0 кН/см; обеспечение высокой производительности комбайна; сочетание в
одном органе функций разрушения и погрузки угля; большой диапазон плавного
регулирования по вынимаемой мощности пласта; самозарубка в пласт угля;
возможность работы по челноковой или односторонней схеме без перемонтажа и
реверса шнеков; простота конструкции и технологии изготовления.
Недостатки: снижение погрузочной способности при уменьшении
диаметра, сложность замены резцов, необходимость комбинации с другими
исполнительными органами.
Лекции по "Горным машинам и комплексам" для ЕПГ, ГЕМ (60 часов).
10
Конструктивные параметры шнека
Крепление шнека на выходной вал поворотного редуктора осуществляется с
помощью шлицевого соединения посредством втулки и болтов. Основные
элементы шнекового исполнительного органа (рис. 5).
Рисунок 5 - Конструктивные параметры шнека
Диаметр ступицы шнека, мм
d = 0,4 ⋅ Dио
где Dио – диаметр исполнительного органа, мм
Dио = Dш + 2 ⋅ l к ,
где Dш – диаметр шнека по краю винтовой лопасти, мм
Угол подъема лопасти шнека, град
S'
α ио = arctg
π ⋅ Dш
где S′ – текущее значение хода витка шнека:
• при постоянном ходе витка шнека (Dи.о. > 1 м)
S ' = 3 Dи2.о
• при переменном ходе витка шнека (Dи.о. ≤ 1 м)
S ' = 1,2 ⋅ 3 Dи2.о
δш – толщина витка шнека;
Вз.к, Вз – соответственно ширина захвата кутковой части и полная ширина
захвата исполнительного органа.
Лекции по "Горным машинам и комплексам" для ЕПГ, ГЕМ (60 часов).
11
Схема набора резцов выполнена «елочкой» (рис. 6). Она состоит из
линейных нулевых резцов,
которые
обычно
устанавливаются по два, три
в каждой линии резания, и
кутковых с углом наклона
10, 30 45°, устанавливаемых
с меньшим шагом резания
(25, 33, 42 мм). При более
тяжелых условиях работы по
прорезанию
массива
в
каждой
линии
резания
устанавливается по три,
четыре нулевых резца.
При
правильно
выбранных конструктивных
и режимных параметрах
собственно шнеками можно
погрузить до 60-70 %
отбиваемой горной массы.
Для увеличения полноты
погрузки
применяют
дополнительно погрузочные
устройства 8 (рис. 7),
удерживающие
отбитый
Рис. 6 уголь в зоне работы шнека.
Рисунок 7 – Принципиальная конструктивная схема очистного узкозахватного
комбайна
Лекции по "Горным машинам и комплексам" для ЕПГ, ГЕМ (60 часов).
12
Барабанные исполнительные органы
Барабанный исполнительный орган представляет собой цилиндр, на
внешней поверхности которого в определенной последовательности закреплены
кулаки с резцами.
Применяются как с
горизонтальной, так и с
вертикальной осью вращения.
Данные
типы
исполнительных
органов
менее распространены, чем
шнековые.
Область
использования – добыча
крепких, вязких углей и
антрацитов на наклонных
пластах (могут быть в
сочетании
с
другими
конструкциями
исполнительных
органов).
барабанного
Рисунок 8 – Барабанный исполнительный орган Конструкция
исполнительного органа с
комбайна МК-67
вертикальной осью вращения
представлена на рис. 8 и 9.
Барабанными
исполнительными органами
с
вертикальной
осью
вращения
оснащаются
комбайны МК-67, КА-80, КА200 для работы на пологих и
наклонных
пластах.
Исполнительные органы с
вертикальной
осью
вращения
могут
самозарубываться в пласт
угля. Разрушение угля по
напластованию облегчает этот
процесс и несколько снижает
1 – верхний барабан; 2 – выдвижной барабан; 3 удельные
энергозатраты,
– нижний барабан; 4 – выдвижная турель; 5 – которые в среднем составляют
режуще-приводная цепь; 6 - гидродомкрат
0,5—1,2 кВт-ч/т, включая и
Рисунок 9 - Общий вид барабанного погрузку разрушенного угля на
исполнительного органа с вертикальной осью забойный конвейер.
вращения
К
его
недостаткам
следует отнести: сложность устройства для плавного регулирования выдвижного
барабана по мощности пласта; трудность удаления и погрузки разрушенного угля
из зоны работы нижнего барабана.
Лекции по "Горным машинам и комплексам" для ЕПГ, ГЕМ (60 часов).
13
Ширина захвата и диаметр вертикального барабана находятся в
соотношении
Dб=(1,12...1,25) Bз, мм.
Рисунок 10 – Схема работы барабанного ИО и конвейера
Важным параметром при работе барабанного исполнительного органа
является расстояние от вершины резцов до борта забойного конвейера l б .к .
Данный параметр (рис. 10) должен выбираться из условия обеспечения выгрузки
угля из рабочего пространства и погрузки его на конвейер. Высота барабана
должна быть меньше минимальной мощности пласта. Максимальная высота
барабана определяется за счет полной его раздвижности и толщины
дополнительного диска с резцами.
Высота гидравлической раздвижности Hг.разд = 190…300 мм при
строительной высоте Hс = 630…900 мм.
Параметры схемы набора режущего инструмента такие же, как и для
шнекового исполнительного органа.
Однако следует иметь в виду, что при работе барабанного исполнительного
органа имеются две кутковые зоны работы резцов (верхняя и нижняя), а
гидравлическая раздвижность барабана
обуславливает непостоянство шага
между линиями резания.
Рисунок 11 – Комбайн Темп с
барабанными ИО с горизонтальной
осью вращения
Барабанные исполнительные
органы с горизонтальными осями
вращения просты по конструкции, но
не могут грузить уголь на конвейер и
обеспечивать самозарубку комбайна
в
угольный
пласт.
Поэтому
барабанные исполнительные органы с
горизонтальными осями вращения
применяют в очистных комбайнах типа
А70, КНД, "Темп" "Поиск" для выемки
Лекции по "Горным машинам и комплексам" для ЕПГ, ГЕМ (60 часов).
14
угля из пластов крутого падения при работе по одно сторонней схеме
снизу — вверх, т. е. там, где уголь в зоне работы исполнительного органа
перемещается под действием собственного веса.
Дисковые
органы
исполнительные
Дисковые
исполнительные
органы
в
настоящее
время
используются не самостоятельно, а в
комбинациях с другими типами
исполнительных органов, выполняя
функции подрубки верхней пачки
пласта, оформления забоя и др.
Рисунок 12 – Форма реза,
образуемого резцом шнекового,
барабанного и дискового
исполнительных органов
На рис. 12 показана форма реза,
образуемого
резцом
шнекового,
барабанного
дискового
исполнительного органов.
Из рис. 12 видно, что стружка
имеет форму, близкую "серповидной",
и ее толщина (глубина резания) не
остается постоянной в зависимости от
угла поворота исполнительного органа,
а изменяется в пределах от 0 до hmax :
hmax =
100 ⋅ Vпр
nобi ⋅ m ,
V
где hmax — максимальная глубина резания, см; пр — скорость подачи
расчетная, м/с; nобi — частота вращения исполнительного органа, с-1, m — число
резцов в линии резания.
Переменная глубина резания не позволяет выдерживать в оптимальных
пределах отношение шага резания к глубине t / h , т. е. обеспечивать наилучшую
сортность угля, минимальные пылеобразование и удельную энергоемкость в
процессе резания.
Корончатые исполнительные органы
Большую группу органов разрушения (исполнительных органов)
выемочных и проходческих машин составляют различные типы коронок, которые
разрушают забой или с его поверхности, или путем прорезания глубоких
кольцевых щелей с последующим взламыванием межщелевых целиков.
Многочисленные конструктивные варианты корончатых исполнительных
органов отечественных и зарубежных комбайнов можно условно разделить на два
типа:
Лекции по "Горным машинам и комплексам" для ЕПГ, ГЕМ (60 часов).
15
1. Буровые коронки роторного типа, разрушающие одновременно
всю площадь забоя. Такие коронки работают при продольной подаче, прорезают
глубокие концентрические щели с последующим взламыванием межщелевых
целиков (рис. 13, схемы 1а, 1б).
2. Коронки циклического действия:
а) с осями вращения, перпендикулярными к забою, работающие при
поперечной подаче (рис. 13, схема 2а);
б) с осью вращения, параллельной поверхности забоя, совершающие
перемещения вдоль оси при дуговой подаче в вертикальной плоскости (рис. 13,
схема 2б);
в) с осями вращения, перпендикулярными к поверхности забоя, работающие
при дуговой подаче (рис. 13, схема 2в);
г) с осями вращения, параллельными поверхности забоя, работающие при
дуговой подаче (рис. 13, схема 2г).
Рисунок 13 – Схемы корончатых исполнительных органов
1. Бураскалывающие исполнительные органы с лопастными коронками,
которые прорезают в массиве угля глубокую кольцевую щель с последующим
взламыванием вырезанного керна скалывателем, расположенным внутри коронки,
и погрузкой разрушенного угля на забойный конвейер лопастями коронки (рис.
8). Такой исполнительный орган применяется на очистных широкозахватных
комбайнах типа 2КЦТГ для тонких (0,6—0,8 м) пологих пластов
Достоинства: Буроскалывающие исполнительные органы обеспечивают
высокую сортность угля (выход класса 0—6 мм составляет 15—25 %); низкие
удельные энергозатраты (0,2—0,6 кВт ч/т); совмещение процессов разрушения и
Лекции по "Горным машинам и комплексам" для ЕПГ, ГЕМ (60 часов).
16
погрузки угля; компактность конструкции; возможность применения на
крепких углях и антрацитах.
К
недостаткам
следует
отнести:
ограниченную
производительность;
сложность замены резцов;
невозможность самозарубки
в
пласт;
необходимость
комбинации
с
другими
исполнительными органами
для
получения
Рисунок 14 – Лопастная коронка
прямоугольной формы забоя,
что осложняет конструкцию
машины; невозможность регулирования по вынимаемой мощности пласта.
Вследствие этих и других недостатков буроскалывающие исполнительные органы
в настоящее время на узкозахватных комбайнах не применяются.
2. Стреловидные исполнительные органы с коническими или другого типа
режущими коронками избирательного действия, разрушающие забой
горизонтальными и вертикальными резами, получили широкое применение на
проходческих комбайнах и небольшое на очистных (рассматриваются в пятом и
шестом разделах).
Буровые коронки роторного типа (рис. 13, схема 1а) нашли применение в
очистных комбайнах для разрушения крепких и вязких углей. В отличие от
шнековых органов разрушения они обеспечивают более высокую сортность
полезного ископаемого (комбайны БКТ, БК52 и др.)
В комбайнах для коротких забоев буровые коронки роторного типа
применяются для проведения подготовительных выработок и добычи калийных
солей, а также могут использоваться на угольных шахтах по углю и
малообразивным породам. Крепость разрушаемого забоя, как правило, не
превышает f=4 по шкале проф. М. М. Протодьяконова.
Форма сечения проводимых выработок арочная. Достоинством данных
органов разрушения проходческих комбайнов является относительно большая
производительность. К их недостаткам следует отнести: неодинаковые условия
работы инструмента, обусловленные различным их удалением от центра
вращения; невозможность избирательной обработки забоя, что не обходимо при
наличии значительных твердых включений; относительно большие необходимые
напорные усилия на забой; невозможность изменения площади сечения
выработки..
Подобные исполнительные органы имеют проходческие комбайны ПК8,
ПК10 и др.
Буровыми коронками, работающими по схеме 1а (см. рис. 13), оснащаются
узкозахватные очистные комбайны.
Отличительными особенностями работы подобного бурового рабочего
Лекции по "Горным машинам и комплексам" для ЕПГ, ГЕМ (60 часов).
17
органа являются образование в пласте полезного ископаемого глубокой
кольцеобразной щели, последующее взламывание подрезанного целика и
погрузка отбитого угля на забойный конвейер самим исполнительным органом.
Увеличение глубины щели, облегчает последующее взламывание подрезанного
целика, снижает энергоемкость процесса выемки, улучшает сортность угля,
однако при этом ухудшаются условия выдачи отбитого полезного ископаемого из
щели и снижается эффективность управления комбайном в плоскости пласта.
Различают два основных конструктивных типа буровых коронок
выемочных комбайнов — лопастные (двух или однолопастные) (рис. 14) и с
кольцевым резцедержателем.
Обычные лопастные коронкн по сравнению с кольцевыми обладают лучшей
способностью, удалять штыб из зарубной шели, что дает возможность повышать
скорость подачи, а также обеспечивать удовлетворительную управляемость
комбайном.
Хотя кольцевые коронки обладают меньшей выносящей способностью,
однако они прочнее лопастных, нагрузка на их резцы распределяется более
равномерно, а число резцов может быть увеличено. В работе кольцевая коронка
по сравнению с лопастной более уравновешена.
Баро-цепные исполнительные органы
Баро-цепной исполнительный орган представляет собой плоскую,
кольцевую или другой формы раму (бар), в направляющих которой перемещайся
режущая цепь, состоящая из звеньев с резцедержателями, в гнездах которых
закреплены резцы.
Характерной особенностью работы основного типа врубового органа
цепного бара является резание угля во врубовой щели большим числом резцов с
малыми параметрами отделения.
Плоские бары применяются в основном на врубовых машинах и образуют
в пласте угля зарубную щель длиной до 2 м и высотой 90—150 мм, что облегчает
последующее разрушение угла посредством буровзрывных работ.
Кольцевые бары установлены на очистных комбайнах «Донбасс-1 Г»,
«Кировец» и др.
На рис. 15 показаны основные типы врубов, образуемых врубовыми
органами разрушения. Форма вруба соответствует форме цепного бара или
Рисунок 15 – Формы баровых резов
Лекции по "Горным машинам и комплексам" для ЕПГ, ГЕМ (60 часов).
18
других отбойных элементов. Глубина вруба Н зависит от свойств
угольного массива и окружающих его пород и может составлять 1…2 м.
Цепной бар состоит из режущей цепи и направляющей рамы, которая
служит для направленного движения цепи и удержания ее у забоя. Форма
направляющей рамы определяет форму бара: плоский, кольцевой или другой
формы.
Порядок чередования звеньев цепи определяется их веером и схемой
набора. Веером режущей цепи называется совокупность проекций всех резцов (т.
е. линий резания) на плоскость, перпендикулярную к ручью бара. Число линий
резания всегда нечетное. Число резцов в каждой линии резания и порядок их
чередования задаются схемой набора резцов. Схема должна обеспечивать
равномерный износ всех резцов в условиях конкретного забоя.
Достоинство баровых исполнительных органов заключается в
возможности их работы на вязких и крепких углях, а также на пластах малой
мощности.
К недостаткам баровых исполнительных органов относятся:
низкий к. п. д. (0,3—0,4); высокие удельные энергозатрагы (2—4 кВт-ч/т);
малый срок службы (3—4 мес); невозможность регулирования положения бара по
высоте при работе машины; значительное измельчение угля в зарубной щели;
низкая транспортирующая способность режущей цепи, что вызывает заштыбовку
ее при скоростях перемещения машины 1,2—1,5 м/мин; значительный шум во
время работы; трудоемкость замены резцов. Вследствие этих причин баровые
исполнительные органы вытеснены другими более совершенными и имеют
ограниченное применение.
Бурошнековые исполнительные органы
Данный вид исполнительных органов можно отнести к буровым и
выемочным. В общем
случае
это
оборудование
относится
к
безлюдной
выемке
угля без крепления
1
выработанного
пространства в зоне
3
выемки по всей длине
забоя.
4
Исполнительный
орган
предназначен
для
выемки
угля
методом выбуривания
2
скважин длиной до 85
м
из
пластов
мощностью 0,5…0,8 м,
с углом залегания до
12° по восстанию и до
Рисунок 16 - Бурошнековый исполнительный орган
Лекции по "Горным машинам и комплексам" для ЕПГ, ГЕМ (60 часов).
19
9° по падению, с сопротивлением резанию до A = 350 кН/см, залегающих
в породах не ниже средней устойчивости.
Исполнительный орган (рис. 16) состоит из двух или трех протяженных и
одного короткого буровых ставов 1, представляющих собой буровую головку 2 с
резцами, редуктор 3 для передачи крутящего момента на короткий буровой став 4.
Крайние буровые ставы в процессе выемки угля наращиваются.
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа