Выбор основных параметров механизированной крепи

Как известно аварийные ситуации в очистных забоях, связанные с проявлением горного давления, возникают при несоответствии силовых и кинематических параметров механизированных крепей величине и характеру деформации массива кровли.

В данном разделе студент делает окончательный выбор типа(ов) механизированной крепи для конкретных горнотехнических условий, согласно варианта задания. Кроме того, определяет величину сопротивления начального распора выбранной механизированной крепи и делает окончательный выбор типа.

Пример расчета

Таблица 4.1- Исходные данные для расчета

Сопротивляемость угля резанию, кН/м	Ā = 200
Плотность угля, т/м3	γ = 1,3
Характеристика угля	вязкий антрацит марок Г и Ж
Коэффициент сопротивления резанию	f΄ = 0,42
Угол падения пласта, …о	α = 20
Мощность вынимаемого пласта угля, м	m = 0,8
Длина лавы, м	L = 120

Предварительно комбайн выбирается с учетом исходных данных и в соответствие с технической характеристикой.

Таблица 4.2 - Технические характеристики комбайна 1К 101

Ширина захвата исполнительного органа, м	В = 0,63
Скорость резания, м/с	Vр = 73
Часовая мощность двигателя, кВт	Рч = 105
Ширина режущей кромки резца, м	в = 0,022
Сила тяжести комбайна, кН	G = 93
Диаметр шнека по резцам, м: верхнего нижнего	D = 0,7 D1 = 0,8

Таблица 4.3- Справочные данные для расчета

Число смен работы в сутки	n = 3
Продолжительность смены, ч	Тсм = 6
Затраты времени на подготовительные, заключительные работы в начале и конце смены, мин	Тпз = 20
Затраты времени на простои по организационно-техническим факторам (отсутствие порожняка и остановка конвейера, отсутствие электроэнергии, задержки в креплении и пр.), мин	Торг = 30
Коэффициент готовности	Кг = 0,88
Затраты времени на маневровые операции, мин	Тмо = 0
Затраты времени на концевые операции, мин	Тко = 25
Время замены одного резца, мин	tз = 1
Удельный расход резцов, шт/1000 т	Z = 8,2
Средняя ширина среза, см	tср = 3
Угол наклона резца к направлению подачи, …о	β = 45
Число линий резания кутковыми резцами	nлк - 1
Число забойных резцов в одной линии резания	mз = 2
Число кутковых резцов в одной линии резания	mк = 5
Коэффициент влияния угла резания на усилие резания на передней грани резца	Ку = 0,9
Коэффициент влияния формы передней грани резца (выпуклая) на усилие резания	Кф = 0,92
Ширина режущей кромки резца, м	в = 0,022
Постоянные для расчета усилия шнекового комбайна при работе со щитком	С – 0
Коэффициент объемного состояния угля под резцом	D1 = 35000
Коэффициент трения при перемещении комбайна по ставу конвейера	а΄ = 0,3 f΄΄ = 0,21
Коэффициент влияния формы режущей кромки резца на площадку затупления	Кфр = 0,8
Величина линейного износа резца по задней грани, м	Δи = 0,003
Коэффициент, учитывающий дополнительные сопротивления перемещению комбайна	Кс = 1,5

Устойчивая мощность двигателя, кВт:

максимальная ;

минимальная .

Скорость подачи комбайна, м/с:

максимальная ;

минимальная .

Средняя глубина стружки, снимаемая одним резцом, м:

.

Средняя ширина среза одного резца, м:

t_ср = t_у h_ср = 2 · 0,0159 = 0,0318.

Общее число линий резания

.

Число линий резания забойными резцами

n_лз = n_л – n_лк = 19,81 – 1 = 18,81.

Общее число резцов исполнительного органа:

верхнего n = n_лзm_з + n_лкm_к = 18,81 · 2 + 1· 5 = 42,62;

нижнего n΄ = n = 42,62

Число резцов, находящихся в постоянном контакте с углем:

верхнего исполнительного органа

n_p = 0,5n = 0,5 · 42,62 = 21,31 ( принимается n_р = 29);

нижнего исполнительного органа

(n_р = 4).

Расчет коэффициентов

р = 126 h_ср + 2,26 = 126 · 0,0159 + 2,26 = 4,26;

q = 1,36 – 22 h_ср = 1,36 – 22 · 0,0159 = 1,01;

r=0,33+ =0,33+ =0,449

Коэффициент обнажения забоя

К= 0,503

Коэффициент отжима вязкого антрацита и углей марок Г и Ж

.

В случае применения механизированной крепи К_от увеличивается на 10-15 %, т.е.

К_от = 1,1 · 0,735 = 0,808.

Угол бокового развала борозды резания вязких антрацитов, …^о

.

Среднее значение силы резания на передней грани резца, кН:

Коэффициент влияния глубины стружки на усилие подачи

.

Временное сопротивление антрацита одноосному сжатию, кН/м²

Р_сж = 11772 + 26,5 Ā = 11772 + 26,5 · 200 = 17072 .

Проекция площадки затупления резца S_з на плоскость резания, м²

S_з = К_фр Δ_и в = 0,8 · 0,003 · 0,022 = 0,53 · 10^-4 .

Коэффициент влияния объемного состояния угля под задней гранью резца на величину усилия подачи

.

Сила, отжимающая резец от забоя, кН:

У₁ = К_об R_сж S_з + К_п Z_п = 1,366 · 17072 · 0,53 10^-4+ 0,570 · 1,25 = 1,95.

Суммарное значение силы резания на резце, кН

Z_ср = Z_п + f΄ У₁ = 1,25 + 0,42 · 1,95= 2,069 .

Мощность. затрачиваемая на резание, кВт:

опережающим шнеком Р_р = Z_ср n_p V_p = 2,069 · 21,31 · 3 = 132,27;

отстающим шнеком Р΄_р = Z΄_ср n΄_p V΄_p = 2,069 · 4,54 · 3,3 = 30,99 .

Суммарная мощность, затрачиваемая на резание, кВт

Р_рз = Р_р + Р΄_р = 132,27 + 30,99 = 163,26 .

Расчет расхода мощности на подачу

Сила внедрения, кН:

для опережающего шнека ;

для отстающего шнека .

Суммарное усилие внедрения резцов, кН

У_Σ = У + У΄ = 26,46 + 5,64 = 32,1 .

Усилие подачи комбайна с учетом всех сопротивлений, кН

.

Мощность, расходуемая на подачу комбайна, кВт:

Р_п = У_п V_п = 133,9· 0,0428= 5,7

Расчет мощности на погрузку

Скорость вращения шнеков, с^-1:

опережающего ;

отстающего .

Подача за один оборот, м/об:

.

Усилие сопротивления погрузке, кН

F_пог = F΄_пог = (С +D_zh_об) 10^-3 = (0 + 35000 · 0,032) 10^-3 = 1,12.

Мощность, расходуемая на погрузку угля. кВт:

опережающим шнеком Р_пог = F_пог V_р = 1,12 · 3 = 3,36;

отстающим шнеком Р΄_пог = F_пог V΄_р = 1,12 · 3,3 = 3,69.

Суммарная мощность, расходуемая на погрузку, кВт

Р_{пог Σ} = Р_пог + Р΄_пог = 3,36 + 3,69 = 7,05.

Суммарная мощность, затрачиваемая на выемку угля, кВт

Р = Р_р + Р_пог + Р_п = 163,26 + 3,36 + 5,7=172,32

Сравнивая полученную мощность с максимальной устойчивой мощностью привода комбайна 1К101У, равно 99 кВт видим, что такую расчетную скорость подачи 0,0428 м/с комбайн не может обеспечить. Уменьшаем скорость подачи и производим перерасчет мощности привода. Последовательно изменяя скорость подачи и производя перерасчет мощности привода необходимо получить ее значение, не превышающее значение максимальной устойчивости мощности, равной 99 кВт. Конечным результатом перерасчета является: Р=98,1 кВт, V_п=0,032 м/с.

кВт. Конечным результатом перерасчета является: Р = 98,1 кВт, V_п = 0,032 м/с.

Теоретическая производительность комбайна (т/мин)

Q = 60 m B V_п γ = 60 · 0,8 · 0,63 · 0,032 · 1,3 = 1,26

Время работы комбайна по выемке заходки, мин

.

Время устранения отказов за цикл, мин.

.

Время замены инструмента за цикл, мин.

Т_зи = В m L γ Z t_з = 0,63 · 0,8 · 120 · 1,3 · 8,2 10^-3· 1 = 0,646.

Время вспомогательных операций, мин.

Т_во = Т_м + Т_ко + Т_зи + Т_в = 0 + 25 + 0,646 + 8,8 = 34,4.

Коэффициент технически возможной непрерывной работы комбайна

.

Техническая производительность комбайна, т/мин.

Q_т = Q К_т = 1,22 · 0,65 = 0,796.

Коэффициент непрерывной работы комбайна в конкретных условиях эксплуатации

.

Эксплуатационная производительность комбайна, т/мин.

Q_э = Q К_э = 1,22 · 0,5 = 0,61.

Суточная производительность выемочного комплекса, т/сут.

Q_сут = 60_n (Т_см – Т_пз) Q_э = 60 · 3(6 – 0,333) 0,61 = 622,2.

Правила выполнения и оформление курсовой работы

Работа выполняется на листах формата А-4, сшитых в тетрадь. В работе приводится необходимый графический материал (лист формата А-3), иллюстрирующий выбранный тип оборудования и технические данные комплекса, схему организации очистных работ, схему передвижки секций крепи, укрупненный график монтажа оборудования и продолжительность монтажа с построением графика монтажа. Оформление работы должно соответствовать требованиям ГОСТ.

ПРИМЕР ОФОРМЛЕНИЯ

Титульный лист

Министерство образования и науки

ФГАОУ ВО СВФУ им.М.К.Аммосова

Технический институт (филиал) в г.Нерюнгри

КУРСОВАЯ РАБОТА

по теме: Выбор очистного механизированного комплекса

для условий Южно-Якутского угольного бассейна

Студента_____курса, группы______

_____________________________

Проверил:_____________________

Уч. степень , должность и Ф.И.О. ППС

г.Нерюнгри.ю200__г.

ЗАДАНИЕ

Технический институт(филиал) СВФУ

ЗАДАНИЕ

на выполнение курсовой работы по дисциплине «Горные машины и оборудование» для студентов специальности 130404 «Подземная разработка МПИ»

Студенту группы ___________ Ф.И.О.___________________________________________

(данные записываются без сокращений)

выполнить курсовую работу по выбору механизированного комплекса применительно к условиям: ___________________________________________________________ бассейна

_____________________________________ длина очистного забоя (l)

_____________________________________ мощность пласта (m)

_____________________________________ угла падения пласта (a)

Часть 1. По данным бассейна определяются физические свойства угля, составляется таблица исходных данных и предварительно выбирается очистной комбайн;

Часть 2. Производится расчет устойчивой мощности двигателя, скорости подачи, мощности, затрачиваемой на резание;

Часть 3. Обосновывается выбор комбайна, предварительно выбирается очистной комплекс;

Часть 4. Планируется организация работ в лаве, описывается и обосновывается выбор схемы организации очистных работ и составляется планограмма очистных работ.

Часть 5. Рассчитывается теоретическая, техническая, эксплуатационная производительность комбайна, окончательно обосновывается выбор очистного комплекса;

Часть 6. Описывается и обосновывается выбор передвижки секций крепи, составляется укрупненный график монтажа оборудования.

Часть 7. Оформляется графическая часть курсового проекта.

Рекомендуемая литература:

1. Машины и оборудование для шахт и рудников: Справочник/ С.Х. Клорикьян, В.В. Сребный и др. М.: Издательство Московского государственного горного университета, 2002

2.Зайков В.И. Берлявский Г.П. Эксплуатация горных машин и оборудования. М.: Издательство Московского государственного горного университета, 2000

3. Д.Е. Махно, Н.Н. Страбыкин, В.Н. Кисурин Горные машины и комплексы: Краткий курс лекций. – Иркутск: ИрГТУ, 1996

4. Гетопанов В.Н. Гудилин Н.С., Чугреев Л.И. Горные и транспорные машины и комплексы. М.: Недра, 1991

5. Машины и оборудование для угольных шахт: Справочник/ Под ред. В.Н. Хорина. М.:Недра, 1987.

Дата выдачи задания ____________________________ Подпись преподавателя__________

Дата защиты______________ Оценка_______________ Подпись преподавателя__________

Задание является основным документом для выполнения курсовой работы, вшивается после титульного листа и храниться до окончания учебы студента.

ПРИМЕР ОФОРМЛЕНИЯ

Лист 3

СОДЕРЖАНИЕ:

№	Наименование раздела	Стр.
1.	Исходные данные
2.	Расчет технических параметров работы комбайна
3.	Расчет производительности комбайна
4.	Выбор механизированного комплекса
5.	План организации работ в лаве
6.	Литература
7.	Графическая часть

ПРИМЕР ОФОРМЛЕНИЯ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

№	Наименование
	Васильев В.М., Перфораторы: Справочник. – М. Недра, 1989. 248с.
	Балинов И.Н., Савельев И.П., Богуцкий Н.В. Узкозахватный комбайн ГШ-68. - М. Недра, 1971. 252с.

ВАРИАНТЫ ЗАДАНИЙ К КУРСОВОЙ РАБОТЕ

Исходные данные для расчета, приведенные в таблице , принять в соответствие с характеристикой Нерюнгринского угольного бассейна

Сопротивляемость угля резанию, кН/м	Ā
Плотность угля, т/м3	γ
Характеристика угля
Коэффициент сопротивления резанию	f΄

ВАРИАНТЫ ЗАДАНИЙ К КУРСОВОЙ РАБОТЕ

Исходные данные для расчета, приведенные в таблице , принять в соответствие с характеристикой Нерюнгринского угольного бассейна

Сопротивляемость угля резанию, кН/м	Ā
Плотность угля, т/м3	γ
Характеристика угля
Коэффициент сопротивления резанию	f΄

Вариант 1	Вариант 2	Вариант 3
Угол падения пласта, α = 350 Мощность пласта, m = 0,82м Длина лавы, L = 80 м	Угол падения пласта, α = 270 Мощность пласта, m = 1,2м Длина лавы, L = 120 м	Угол падения пласта, α = 100 Мощность пласта, m = 0,82м Длина лавы, L = 200 м
Вариант 4	Вариант 5	Вариант 6
Угол падения пласта, α = 340 Мощность пласта, m = 0,85м Длина лавы, L = 80 м	Угол падения пласта, α = 250 Мощность пласта, m = 1,8 м Длина лавы, L = 120 м	Угол падения пласта, α = 150 Мощность пласта, m = 0,85м Длина лавы, L = 200 м
Вариант 7	Вариант 8	Вариант 9
Угол падения пласта, α = 330 Мощность пласта, m = 0,86м Длина лавы, L =80 м	Угол падения пласта, α = 200 Мощность пласта, m =0,9м Длина лавы, L = 120 м	Угол падения пласта, α = 00 Мощность пласта, m = 0,86м Длина лавы, L = 200 м
Вариант 10	Вариант 11	Вариант 12
Угол падения пласта, α =320 Мощность пласта, m = 0,91м Длина лавы, L = 80 м	Угол падения пласта, α = 190 Мощность пласта, m = 1,5м Длина лавы, L = 120 м	Угол падения пласта, α = 150 Мощность пласта, m = 0,91м Длина лавы, L = 200 м
Вариант 13	Вариант 14	Вариант 15
Угол падения пласта, α = 310 Мощность пласта, m = 0,94м Длина лавы, L = 80 м	Угол падения пласта, α = 190 Мощность пласта, m =2,6м Длина лавы, L = 120 м	Угол падения пласта, α = 100 Мощность пласта, m = 0,94м Длина лавы, L = 200м
Вариант 1.6	Вариант 2.6	Вариант 3.6
Угол падения пласта, α = 300 Мощность пласта, m = 0,99м Длина лавы, L = 80 м	Угол падения пласта, α =120 Мощность пласта, m = 2,5м Длина лавы, L = 120 м	Угол падения пласта, α = 00 Мощность пласта, m = 1,4м Длина лавы, L = 200 м
Вариант 1.7	Вариант 2.7	Вариант 3.7
Угол падения пласта, α = 290 Мощность пласта, m = 1,01м Длина лавы, L = 80 м	Угол падения пласта, α = 250 Мощность пласта, m = 1,7м Длина лавы, L = 120 м	Угол падения пласта, α = 150 Мощность пласта, m = 1,3м Длина лавы, L = 120 м