Методические рекомендации. По выполнению расчетной работы

по выполнению расчетной работы

по дисциплине «Горные машины и комплексы»

на тему «Выбор и расчет производительности очистного комплекса»

Методические рекомендации по выполнению расчетной работы по дисциплине «Горные машины и комплексы» на тему «Выбор и расчет производительности очистного комплекса» для студентов дневной формы обучения специальности 5.090309 «Подземная разработка полезных ископаемых».

Методические рекомендации разработал преподаватель специальных дисциплин Донецкого горного техникума им. Е.Т.Абакумова Борзых Михаил Анатолиевич.

Изложены методические рекомендации по выбору очистного комплекса по заданным горно-геологическим условиям, выполнению расчета производительности очистного комбайна, струговой установки. Выполнены проверки по нагрузки на комплекс по газовому фактору, скорости крепления, производительности конвейера.

Приведен пример расчёта по конкретным исходным данным.

Рассмотрена и одобрена

на заседании цикловой комиссии

электротехнических и горно-

механических дисциплин

Протокол № ___ от «___»___________2010 г.

Председатель комиссии _____________М.А.Борзых

1 ВЫБОР ОЧИСТНОГО КОМПЛЕКСА

Выбор очистного комплекса (типа и состава очистного комплекса) производится в результате сопоставления горно-геологических и горно-технических факторов, характеризующих очистной забой, с технической характеристикой входящих в состав существующих очистных комплексов машин, а также схемы работы очистного оборудования. Кроме перечисленных факторов учитываются технико-экономические показатели работы очистного забоя.

В состав механизированного комплекса входят:

- механизированная крепь;

- выемочная машина (очистной комбайн или струговая установка);

- забойный конвейер;

- вспомогательное оборудование (насосные станции, насосные установки, перегружатели, энергопоезд).

Выбор типа механизированной крепи производится по результатам сравнительного анализа возможных к применению вариантов механизированных крепей. Возможные к применению варианты механизированных крепей приведены в таблице 1.1.

Таблица 1.1 - Выбор типа механизированной крепи

Выполнить краткое описание схемы работы комплекса:

- порядок расположения секций крепи в лаве на начало цикла;

- схема работы выемочной машины;

- порядок расположения секций крепи в лаве при выемке угля выемочной машиной;

- порядок самозарубки выемочной машины в пласт.

- размещение приводных головок конвейера;

- крепление мест сопряжения.

2 РАСЧЕТ ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ВЫЕМОЧНОЙ МАШИНЫ

Основным критерием, определяющим производительность очистного комплекса, является эксплуатационная производительность выемочной машины, которая проверяется по скорости крепления.

В зависимости от типа принятой выемочной машины эксплуатационная производительность определяется для очистного комбайна или струговой установки.

2.1 Расчет эксплуатационной производительности очистного комбайна

Эксплуатационная производительность выемочной машины в смену определяется по формуле:

Q_э = 360 к_м Q_т, т/см

где Q_т - теоретическая производительность выемочной машины, т/мин. Определяется по формуле

Q_т = V_п m r g

где m – вынимаемая мощность пласта, м;

r – ширина захвата комбайна, м;

– средняя плотность угля, т/м³;

V_п - скорость подачи комбайна, м/мин. Определяется по формуле

Р_уст.

V_п = ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾, м/мин

60 Н_w m r

где Р_уст. – устойчивая мощность электродвигателей комбайна, принимается в зависимости от системы охлаждения двигателя резания;

Н_w– удельные энергозатраты выемки угля комбайном, кВт× ч/т; определяются в зависимости от сопротивляемости угля резанию.

0, 125

H_w = А_р (¾ ¾ ¾ ¾ + 0, 19)

m

где А_р – сопротивляемость угла резанию, кН/см;

где к_м – коэффициент машинного времени. Определяется по формуле

к_м = ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾;

1 t_м.о.+ t_к.о.+ t_з.р.+ t_о

¾ ¾ + ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ V_п

к_г L_л

где t_о – суммарное время простоев комбайна по организационно-техническим причинам, мин;

t_{м. о} – время, необходимое для выполнения маневровых операций, мин;

L_л – длина лавы, м;

t_к.о – время необходимое для выполнения концевых операций (выполнение косого заезда). Определяется в соответствии с длиной косого заезда.

t_{к. о} = å L_к.з / V_п,

где å L_к.з – суммарная длина косого заезда, м; L_к.з = 60 м/цикл;

t_з.р. – время необходимое на замену изношенных резцов, мин/цикл; определяется по формуле

t_з.р. = m × r × × (L_л + å L_к.з) × z × t_з, ;

где z – удельный расход резцов, шт/т; определяется в зависимости от коэффициента крепости угля;

t_з, – время на замену одного резца;

к_г – коэффициент готовности комбайна;

2.2 Расчет эксплуатационной производительности струговой установки

Эксплуатационная производительность струговой установки определяется по формуле:

Q_э = 6 × к_э × Q_тех, т/см;

где к_э – коэффициент, учитывающий эксплуатационные затраты времени, связанные с креплением очистного забоя, эксплуатационными остановками)

Т

к_э = ¾ ¾ ¾ × к_о

Т +Т_к

где Т – время работы струговой установки по выемке угля, мин/цикл;

L_л × n_п

Т = ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾, мин;

60 × u

где L_л – длина лавы, м;

n_п­ – количество проходов струга за цикл;

l_ц

n_п = ¾ ¾

h

где l_ц – шаг передвижки гидродомкрата подпора;

h – толщина стружки, мм;

Толщина стружки определяется в зависимости от режима работы струговой установки.

Для струговой установки возможны два режима – опережающий и отстающий. Режим работы струговой установки определяется энегретическим методом. При этом расчитывается наибольшая возможная толщина стружки (h) при максимально-возможной скорости струга (u).

Предварительно задается максимально-возможная скорость струга (опережающий режим работы) и определяется допустимая толщина стружки по формуле:

Р

h₁ = ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾, м;

3600 × u₁ × m × H_w

где h₁ – толщина стружки при работе в опережающем режиме, мм;

Р – мощность привода струговой установки, кВт;

u₁ – скорость струга в опережающем режиме, м/с;

m – мощность части пласта, подлежащей резанию, м;

H_w - удельные энергозатраты, кВт× ч/т; определяются по формуле:

0, 125

H_w = А_р (¾ ¾ ¾ ¾ + 0, 19)

m

где А_р – сопротивляемость угла резанию, кН/см;

Полученная в результате расчетов толщина стружки при работе в опережающем режиме сравнивается с толщиной стружки в соответствии с технической характеристикой струговой установки. В случае получения меньшего значения, чем минимально-возможная толщина в соответствии с технической характеристикой, принимается работа в отстающем режиме работы.

Производится повторный расчет толщины стружки при работе в отстающем режиме.

Р

h₂ = ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾, м;

3600 × u₂ × m × H_w

где h₂ – толщина стружки при работе в отстающем режиме, мм;

Р – мощность привода струговой установки, кВт;

u₂ – скорость струга в отстающем режиме, м/с;

m – мощность части пласта, подлежащей резанию, м;

H_w - удельные энергозатраты, кВт× ч/т.

Окончательно принимается режим работы струговой установки и принимается величина толщины стружки.

где Т_к – время крепления забоя, мин; определяется в соответствии с выбранным паспортом крепления. Т_к = 30 – 40 мин.

к_о – коэффициент неучтенных эксплуатационных остановок; к_о = 0, 55 – 0, 75

где Q_тех - теоретическая производительность струговой установки, т/мин. Определяется по формуле

Q_тех = 60 × к_тех × Q_т, т/ч;

где к_тех – коэффициент, характеризующий техническое совершенство струговой установки

где t_к.о – время необходимое для выполнения концевых операций, мин/цикл; t_к.о = 5 мин/цикл

t_у.н – время на устранение неисправностей, мин/цикл; определяется по формуле

, мин/цикл

где к_г – коэффициент готовности струговой установки; принимается к_г = 0, 9;

t_зр – время необходимое на замену изношенных резцов, мин/цикл; определяется по формуле

t_з.р. = m × h × g × L_л × n_п × z × t_з, мин/цикл;

где g – средняя плотность угля, т/м³;

z – удельный расход резцов, шт/т; определяется в зависимости от коэффициента крепости угля; при f = 0, 7 ÷ 1, 0 z = 0, 005 ÷ 0, 01 шт/т;

при f = 1, 0 ÷ 1, 5 z = 0, 01 ÷ 0, 1 шт/т;

при f = 1, 5 ÷ 2 и более z = 0, 1 ÷ 0, 25 шт/т;

t_з – время на замену одного резца; Принимается t_з = 2 мин;

при f = 0, 7 ÷ 1, 0 z = 0, 005 ÷ 0, 01 шт/т;

где Q_т – теоретическая производительность струговой установки, т/мин;

Q_т = 60 × u × m_ср × h × g, т/мин;

где m_ср – мощность пласта, м.

3 ПРОВЕРКА ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ КОМПЛЕКСА ПО СКОРОСТИ КРЕПЛЕНИЯ

Скорость крепления выработанного пространства определяется по формуле

V_кр = L_у / t_кр, м/мин;

где t_кр - время передвижки секции, мин. Принимается 0, 2 – 0, 25 мин

L_у - шаг установки секций, м.

Если V_кр > V_комб, то производительность определяется

Q_кр = V_комб m r g к_м

Если V_кр < V_комб, то производительность определяется

Q_кр = V_кр m r g к_м