7 Специальная часть. Проектировочный расчет шнекового исполнительного органа очистного комбайна
Горно-геологические условия пласта
|
|
Параметр, ед. измер.
|
Обозначение
|
Величина
|
|
Вынимаемая мощность
пласта, м
|
mср
|
4,3
|
Угол падения пласта, град
|
α
|
6÷9
|
Сопротивляемость пласта резанию в неотжатой зоне
очистного забоя, Н/мм
|
Ар
|
180
|
Показатель степени хруп-
кости пласта при резании
|
Е
|
1,65
|
Плотность угля, т/м3
|
γ
|
1,31
|
При проектировочном расчете определяем основные конструктивные па- раметры шнекового исполнительного органа и схему расположения на нем ре- жущего инструмента.
Горно-геологические условия отработки пласта приведены в предыдущих разделах. Исходя из горно-геологических условий, для выемки угля выбран ком- байн КМ142 с двухшнековым исполнительным органом. Ширина захвата принята равной В=0,63 м, число заходов шнека Z=3, частота вращения рабо- чего органа n=36 об/мин.
Для выбора типоразмера режущего инструмента определяем, к какой группе типовых условий относится разрабатываемый угольный пласт
R= 0,38 Ар,
Е1
где: R – показатель разрушаемости пласта при резании, кВт·ч·см/м3; Ар – сопротивляемость угля резанию, Н/мм;
Е – показатель степени хрупкости.
R= 0,38 180 =25,81 кВт·ч·см/м3
1,65 1
Так как 21 < 25,81 < 42 угольный пласт относится ко II группе типовых ус- ловий.
Для данных условий принимаем резцы ТК80. Конструктивный вылет резца lк=8,0 см, ширина режущей кромки bк=1,2 см, длина хвостовика lх=7,0 см.
Радиальный вылет резца
lр=lк ·sinθ, см,
где: θ - угол установки резца к линии резания, для тангенциальных резцов θ=45 – 53º.
| |
|
|
|
|
|
|
Лист
|
|
|
|
|
|
23
| |
Изм.
|
Лист
|
№ докум.
|
Подпись
|
Дата
|
lр=8·sin53º=6,4 см
Максимальная толщина стружки для забойных резцов
h = lp, см,
mах k
l
где: lр - радиальный вылет резца, см;
kl- коэффициент вылета резца, принимаем kl=1,3.
hmах= 6,4 =4,92 см.
1,3
Средняя толщина стружки
hср= 2 hmax = 2 4,92 =3,13 см
3,14
Средняя оптимальная ширина стружки для забойных резцов
t = 5 hср 0,7 h1,47 Е b,
опт.з. ср к
0,5 h 4,5 Е1,2
ср
где: Е -показатель хрупкости пласта, Е=1,65 (по условию);
bк - конструктивная ширина режущей части резца, bк=1,2 см.
tопт.з =53,13 0,7 3,131,471,65 1,2 4,49 см.
0,53,13 4,5 1,65 1,2
Крайний кутковый шаг резания
tк1= 0,45·tопт.з= 0,45·4,49=2,02 см
Ширина захвата кутковой части исполнительного органа должна удовлетворять условию:
1,3·tопт.з< Вк <2·tопт.з 1,3·4,49 < Bк < 2·4,49
5,84 < Bк < 8,98 см.
Остальные шаги кутковых линий резания определим по формуле: tк.i = (tз.1 tк.1)(iл.к1) t ,
(n 1) к.1 л.к
где: tк.1- первый крайний шаг резания кутковой части, см tз1 – первый шаг резания в забойной части, см
iлк - номер линии резания в кутковой части
nлк - количество линий резания в кутковой части. Первый забойный шаг линии резания:
tз1=0,85·tопт.з=0,85·4,49 = 3,82 см.
| |
|
|
|
|
|
|
Лист
|
|
|
|
|
|
24
| |
Изм.
|
Лист
|
№ докум.
|
Подпись
|
Дата
|
Определяем шаги резания кутковой части исполнительного органа, приняв число линий резания в кутковой части nл.к=4
tк1 = 2,02 см;
tк.2= (3,822,02)(21) 2,02 2,62 см;
(4 1)
tк.3= (3,822,02)(31) 2,02 3,22 см.
(4 1)
Ширина кутковой части исполнительного органа
Вз.к = tк1 + tк2 + tк3 = 2,02 + 2,62 + 3,22 = 7,86 см.
Проверяем выполнение условия
5,84 < Bк < 8,98 см
5,84 < 7,86 < 8,98 см
Условие выполняется, полученные шаги резания округляем и принимаем tк1=2,0 см, tк2=2,6 см, tк3=3,2 см
Вк=2,0+2,6+3,2=7,8 см.
Углы установки резцов к направлению подачи в линиях резания кутковой части исполнительного органа:
i1
Вк tк.i1
βi=аrcsin i1 ,
lк lх) sin
где: βi – угол наклона резца к направлению подачи, град;
- угол установки резца к линии резания, =53º;
lк – конструктивный вылет резца, см;
lх – длина хвостовика резца, см.
7,8 0
первая линия 1 = аrcsin 8 7) sin 530 40,0º
7,8 2,0
вторая линия 2 = аrcsin 8 7) sin 530 29,0º
третья линия 3 = аrcsin7,82,02,6 15,0º
8 7) sin 530
четвертая линия 4 = аrcsin 0=0º
Ширина захвата забойной части исполнительного органа Условие, ограничивающее ширину захвата забойной части
102·В–Вк < Вз < 102·В+tопт.з -Вк где: В - ширина захвата комбайна, м;
Вк - ширина кутковой части, см;
tопт. з - средняя оптимальная ширина стружки для забойных резцов, см. Вз - ширина забойной части, см.
| |
|
|
|
|
|
|
Лист
|
|
|
|
|
|
25
| |
Изм.
|
Лист
|
№ докум.
|
Подпись
|
Дата
|
102·0,63-7,8< Вз<102·0.63+4,49-7,8
56,46 < Вз < 60,95
Определяем, с какого числа линий резания начинать перебор для удовлетворения условия
nлз= 100 В Вк,
tопт.з
nлз= 1000,637,8 12,3,
4,49
Расчет линий резания для забойной части шнека начинаем с n л.з.=13 Крайний (со стороны завала) шаг резания
tз.п=1,15·tопт.з=1,15·4,49=5,16 см
Последующие шаги резания определяем по выражению:
t tзп tз1) iл.з 1) t,см
з n 1 з1
л.з
где: nлз - общее число линий резания в забойной части шнека. tз.п=5,16 см; tз1 =3,82 см; tз.п-tз1=5,16–3,82=1,34 см.
nл.з=13; nл.з–1=13–1=12.
Расчет сводим в таблицу 7.1
Таблица 7.1
Расчет шагов резания
|
|
№ линии
|
tзп-tз1
|
iлз -1
|
tз1
|
tзi
|
|
1
|
|
|
|
3,82
|
2
|
1,34
|
12
|
3,82
|
3,93
|
3
|
1,34
|
12
|
3,82
|
4,04
|
4
|
1,34
|
12
|
3,82
|
4,16
|
5
|
1,34
|
12
|
3,82
|
4,27
|
6
|
1,34
|
12
|
3,82
|
4,38
|
7
|
1,34
|
12
|
3,82
|
4,49
|
8
|
1,34
|
12
|
3,82
|
4,60
|
9
|
1,34
|
12
|
3,82
|
4,71
|
10
|
1,34
|
12
|
3,82
|
4,83
|
11
|
1,34
|
12
|
3,82
|
5,04
|
|
12
|
1,34
|
12
|
3,82
|
5,16
|
|
|
13
|
1,34
|
12
|
3,82
|
5,27
|
|
|
Вз
|
|
|
|
58,7
|
|
Условие 56,46 < Вз < 60,95 выполняется, принимаем nл.з = 13
Округляем шаги резания до 0,5 см и принимаем:
tз1 = 4,0 см; tз2 =4,0 см; tз3=4,0 см; tз4 =4,0 см; tз5=4,5 см; tз6 = 4,5 см; tз7=4,5 см; tз8=4,5 см; tз9=5,0 см; tз10=5,0 см; tз11=5,0 см; tз12=5,0 см; tз13= 5,0см.
Вз = ∑tзi = 59 см.
Проверка по критической частоте вращения
| |
|
|
|
|
|
|
Лист
|
|
|
|
|
|
26
| |
Изм.
|
Лист
|
№ докум.
|
Подпись
|
Дата
|
Частота вращения шнека
n = 36 об/мин
Ход шнека при постоянном шаге спирали
S = 3 D2 3 2,52 1,84 м,
р
где: Dр - диаметр шнека по зубьям, м
Принимаем число заходов шнека Z=3 и коэффициент разрыхления =1,6. Диаметр шнека без учета вылета резцов:
Dш = Dр-0,02·lр=2,5 - 0,02·6,1=2,38 м.
Диаметр ступицы шнека
d = 0,4· Dр 0,4· 2,5 =0,63 м.
Угол подъема винта шнека
ш= arctg S , град,
D
ш= arctg 1,84 =аrctg 0,234=13º.
3,14 2,5
Приведенная площадь потока угля
D2 d2 S Z
ш cos
Fп= ш
4S
где: - толщина спирали шнека, м, =0,1 – 0,12 м.
3,142,382 0,632 1,84 0,12 3
Fп=0,97 =3,3 м2
4 1,84
Площадь погрузочного окна шнека:
Fо=0,6·Fп=0,6·3,3=1,98 м2.
Коэффициент использования сечения шнека
ψ=0,44 D 0,9 Fo 0, ,
1
Fп
ψ=0,44 2,5 0,9 1,98 0, =0,442.
1
3,3
Учитывая, что верхний шнек не участвует в погрузке угля, определяем коэффициент, учитывающий часть непогруженного угля:
μ= 3 Vп Hп , Fo n D 2 DFп
| |
|
|
|
|
|
|
Лист
|
|
|
|
|
|
27
| |
Изм.
|
Лист
|
№ докум.
|
Подпись
|
Дата
|
      
где: Vп – скорость подачи комбайна, м/мин; Нп – высота погрузки, м, Нп=0,2 – 0,3 м.
μ=33,5 0,2 =0,44.
1,79 28 2,4 2 2,4
2,97
Высота непогруженного слоя угля:
Но= ·D, м, Но=0,44·2,4=1,05 м.
Коэффициент, учитывающий часть угля, подлежащего погрузке
кп= Dоп,
mср
где: Dоп.шн. - диаметр опережающего шнека по резцам, м; mр - расчетная мощность пласта, м,
кп= 2,4 =0,53.
4,5
Критическая частота вращения исполнительного органа:
n = ВVn(mср кп Но) , об/мин,
кр F S
n
где: λ – коэффициент разрушения угля, λ=1,6.
nкр = 0,633,6(4,50,531,61,05) 3 об/мин.
2,97 1,79 0,436
Частота вращения шнека больше критической. Условие n > nкр выполняется, т. к. 28>3,0.
Количество резцов в забойной линии резания:
mл.з.= 100 Vп,
hmax n
mл.з.= 100 3,6 =2,4.
5,3 28
Принимаем mл.з.=Z=3.
Количество резцов в забойной части исполнительного органа mз = 10 3= 30.
Количество резцов в крайней (первой) кутковой линии резания: mл.к1= mл.з+Z=3+3=6.
Количество резцов в последующих кутковых линиях резания:
mл.к.i= mл.к1- (mл.к.1 mл.з) (iл.к1) .
(nл.к1)
mл.к.2=6 - (63)(21) =5;
(4 1)
mл.к.3=6 - (63)(31) =4;
(4 1)
| |
|
|
|
|
|
|
Лист
|
|
|
|
|
|
28
| |
Изм.
|
Лист
|
№ докум.
|
Подпись
|
Дата
|
mл.к.4=6 - (63)(41) =3.
(4 1)
Общее количество резцов в кутковой части резания:
Σmк = 6 + 5 + 4 + 3 =18.
Проверяем условие
mк ≥ 160 ,
mз 3
18 ≥ 160 =4,85.
30 3
Условие выполняется, т. к. 18> 4,85.
Количество резцов на исполнительном органе комбайна:
Nр =30 + 18 = 48.
Центральный угол между началом отсчета и i-м резцом:
i 3,6 (B t) 360 (i1) .
S з.i. з.1 Z
Расстановку начинаем с первой забойной линии.
1 3,6 (5 5) 360 (1 1) =00;
1,79 3
2 3,6 (5 5) 360 (2 1) =1200
1,79 3
3 3,6 (5 5) 360 (3 1) =2400
1,79 3
4 3,6 (10 5) 360 (1 1) =100
1,79 3
5 3,6 (10 5) 360 (2 1) =1300
1,79 3
6 3,6 (10 5) 360 (3 1) =2500
1,79 3
7 3,6 (15 5) 360 (1 1) =200
1,79 3
8 3,6 (15 5) 360 (2 1) =1400
1,79 3
9 3,6 (15 5) 360 (3 1) =2600
1,79 3
10 3,6 (20 5) 360 (1 1) =300
1,79 3
| |
|
|
|
|
|
|
Лист
|
|
|
|
|
|
29
| |
Изм.
|
Лист
|
№ докум.
|
Подпись
|
Дата
|
11 3,6 (20 5) 360 (2 1) =1500
1,79 3
12 3,6 (20 5) 360 (3 1) =2700
1,79 3
13 3,6 (25,5 5) 360 (1 1) =410
1,79 3
14 3,6 (25,5 5) 360 (2 1) =1610
1,79 3
15 3,6 (25,5 5) 360 (3 1) =2810
1,79 3
16 3,6 (31 5) 360 (1 1) =520
1,79 3
17 3,6 (31 5) 360 (2 1) =1720
1,79 3
18 3,6 (31 5) 360 (3 1) =2920
1,79 3
19 3,6 (37 5) 360 (1 1) =640
1,79 3
20 3,6 (37 5) 360 (2 1) =1840
1,79 3
21 3,6 (37 5) 360 (3 1) =3040
1,79 3
22 3,6 (43 5) 360 (1 1) =760
1,79 3
23 3,6 (43 5) 360 (2 1) =1960
1,79 3
24 3,6 (43 5) 360 (3 1) =3160
1,79 3
25 3,6 (49 5) 360 (1 1) =880
1,79 3
26 3,6 (49 5) 360 (2 1) =2080
1,79 3
27 3,6 (49 5) 360 (3 1) =3280
1,79 3
| |
|
|
|
|
|
|
Лист
|
|
|
|
|
|
30
| |
Изм.
|
Лист
|
№ докум.
|
Подпись
|
Дата
|
28 3,6 (55,5 5) 360 (1 1) =1020
1,79 3
29 3,6 (55,5 5) 360 (2 1) =2220
1,79 3
30 3,6 (55,5 5) 360 (2 1) =3420
1,79 3
Расстановку резцов в кутковой части исполнительного органа производим равномерно, образуя обратный веер по отношению к забойным резцам.
Схема рассатновки резцов на исполнительном органе
Для оснащения торцевой части шнека принимаем тангенциальные резцы ТК80.
| |
|
|
|
|
|
|
Лист
|
|
|
|
|
|
31
| |
Изм.
|
Лист
|
№ докум.
|
Подпись
|
Дата
|
Список литературы
Егоров П.В. Основы горного дела. М.: МГГУ, 2006 –408 с.
Машины и оборудование для шахт и рудников. Справочник. М.: Издатель- ство МГГУ, 2002, -471 с.
Горные машины и оборудование. Инструкции и методические указания по выполнению курсового проекта. Сост. Александров Б. А., Антонов Ю. А., Показаньев С. Г., Цехин А. М. Кемерово, КузГТУ, 2006, - 36 с.
Сафохин М. С., Александров Б. А., Нестеров В. И. Горные машины и обо- рудование. М.: Недра, 1995, -463 с.
Правила безопасности в угольных шахтах. (ПБ 05-618-03). Серия 05. Вы- пуск 11/ Колл. авт. - М.: ГУП «НТЦ «Промышленная безопасность», 2003,
-296 с.
Укрупненные комплексные нормы выработки и расценки для шахт Куз- нецкого бассейна. М.: Минуглепром СССР, 1981, -635с.
Расчет режимных и конструктивных параметров исполнительного органа очистного комбайна. Методические указания. Составители Антонов Ю.А., Цехин А. М., Показаньев С. Г. Кемерово, КузГТУ, 2002, 30 с.
| |
|
|
|
|
|
|
Лист
|
|
|
|
|
|
32
| |
Изм.
|
Лист
|
№ докум.
|
Подпись
|
Дата
| |
Скачать 253.21 Kb.