Стационарные установки, горные и транспортные машины `Рабочая программа, методические указания к изучению дисциплины и задания к контрольным работам № 1, 2 и 3 для студентов специальности 1903 - Подземная разработка месторождений полезных ископаемых заочной формы обучения (стр. 19 )

  ,  (5.1)

где  D – диаметр поршня, м;

  S – ход поршня, м;

  Pi – средне индикаторное давление сжатого воздуха в рабочей полости цилиндра (пневматического перфоратора), Па.

Ход поршня определяется из соотношения

 

       

Энергия удара бура о породу будет меньше, чем энергия удара поршня, так как часть ее расходуется на упругую деформацию поршня и бура.

КПД удара

  ,  (5.2)

где  ε  - коэффициент восстановления (для стали  ε = 0,55);

m - масса поршня-ударника, кг;

mб - масса бура, кг.

Определяется энергия единичного удара на лезвии буровой коронки

                        Аκ =  ηУ ⋅ А          (5.3)

Находится глубина внедрения лезвия коронки в горную породу  h, м, при каждом ударе в зависимости от крепости горной породы f 

  ,  (5.4)

где  dК - диаметр буровой коронки, м;

  σСЖ - предел прочности горной породы на сжатие, Па (приложение М, таблица М.1);

  αК - угол приострения лезвия коронки, град (αК =90; 100 ÷ 110; 120° в зависимости от f);

  μ - коэффициент трения лезвия коронки о породу (μ = 0,6 ÷ 1,2);

  κЗ -  коэффициент, которым учитывается затупление лезвия коронки (κЗ = 1,2 ÷ 1,3).

       Строится график зависимости глубины внедрения лезвия коронки в горную породу от предела прочности горной породы.

       Определяется частота ударов поршня-ударника Ζ, уд/мин.,

  ,  (5.5)

где  tРХ – время движения поршня-ударника при рабочем его ходе, с,

  ,  (5.6)

где a - ускорение поршня-ударника, м/с2

  ,  (5.7)

где F – действующая на поршень-ударник движущая сила при рабочем ходе, Н,

    (5.8)

       

       Для обеспечения рациональной частоты вращения коронки  nб  при бурении пород различной крепости предусматривается набор гаек и поворотных стержней с различным подъемом их винтовой нарезки.

       После каждого удара поршня пневматического перфоратора (ручные, колонковые, телескопные) коронки поворачиваются на угол β.

       Конструируются три пары сменных гаек и геликоидальных стержней, обеспечивающих поворот коронки на углы β = 36°, 23° и 9° соответственно для слабых, средних и крепких пород.

       Устанавливаются три значения частоты вращения буровой коронки nб, об/мин (сменными стержнями и гайками):

       

    (5.9)

       Определяется техническая скорость бурения  Vб,  м/мин,

  Vб = h ⋅ nб  (5.10)

Находятся три значения h и nб при бурении по породам различной крепости и, соответственно, при β = 9°; 23° и 36°. Строится график Vб = ƒ(σсж) при рациональных nб.

Мощность на головке бура ΝУ, кВт, находится по формуле

  ,  (5.11)

где η - к. п.д. привода ударного механизма (η = 0,92).

       

       Эксплуатационная сменная производительность шахтных бурильных установок, оборудованных перфораторами (бурильными головками) QСМ, м/смену, определяется из выражения

  QСМ= QТЕХ⋅ (ТСМ– ТПЗ – ТОП),  (5.12)

где  QТЕХ – техническая производительность установки, м/ч;

  ТСМ -  продолжительность смены, ч (ТСМ = 6 часов);

  ТПЗ – затраты времени на подготовительно-заключительные операции, ч (ТПЗ =0,54 ч);

  ТОП - простои по организационным причинам, ч (ТОП  = 0,58 ч ).

       Техническая производительность установок для подземного бурения

  ,  (5.13)

где kГ  -  коэффициент готовности установки (kГ = 0,7 ÷ 0,93):

  kО  - коэффициент одновременности (kО = 1; 0,8; 0,7) при числе бурильных  головок  соответственно r = 1; 2 и 3);

  Vб - скорость бурения, м/мин;

  VОХ - скорость обратного хода бурильной головки, м/мин (VОХ = 16 м/мин);

  tЗ - время замены коронки, мин (tз = 2,5 мин);

  В - стойкость коронки на одну заточку, м (В = 15м);

  tН - время наведения бурильной машины с одного шпура на другой, мин (tН = 2 мин);

  tЗБ - время забуривания шпура, мин (tЗБ = 1 мин);

  L – глубина шпура, м.

5.2 Определение основных эксплуатационных параметров

очистных узкозахватных комбайнов

К режимным параметрам комбайнов относятся скорость резания VР, м/с; скорость подачи, VП, м/мин; частота вращения исполнительного органа  n, с-1; усилие резания FР, кН, от глубины резания h:

  FР =АДКС⋅ h,  (5.14)

где АДКС – показатель сопротивляемости резанию, КН/м.

АДКС может быть выражен через коэффициент крепости по шкале проф.

  АДКС = 150ƒ                  (5.15)

       Частота вращения исполнительного органа nИО. связана с частотой вращения ротора электродвигателя привода исполнительного органа следующим соотношением:

  ,  (5.16)

где iРЕД – передаточное число редуктора (трансмиссии) привода исполнительного органа.

       Для асинхронного электродвигателя частоту вращения при номинальном скольжении предварительно можно принять nДВ = 24,5 об/с.

       Скорость резания VР, м/с, определяется по формуле

  VР  = πDИО⋅  nИО         (5.17)

где  DИО – диаметр исполнительного органа по концам резцов, м;

       Максимальная толщина среза hМАХ, м, определяется по формуле

  ,  (5.18)

где VП – скорость подачи комбайна, м/мин;

ZРЛР. – число резцов в линии резания.

       Из формулы  (5.17)  следует, что

    (5.19)

Подставив (5.19) в (5.18), получим

    (5.20)

       При работе резцов в шнековых и барабанных исполнительных органах отделяемая от массива пласта стружка имеет серповидную форму. Средняя толщина серповидного среза (средняя глубина резания) hСР связана с максимальным значением hМАХ соотношением

    (5.21)

       Значения hМАХ  и hСР для двухлопастного шнека комбайна (ZРЛР.= 2) и различных величинах  VП, м/мин, сведите в таблицу вида:

VП, м/мин	1	2	3	4	5
HМАХ м
HСР, м

       Мощность NР, кВт, затрачиваемая на разрушение (резание) полезного ископаемого

  ,  (5.22)

где FР – сила резания, Н;

  ηР – к. п.д. редуктора резания комбайна (ηР= 0,7)

Мощность  NП, кВт, затрачиваемая на перемещение (подачу) комбайна

  ,  (5.23)

где FП – сила подачи или тяговое усилие механизма перемещения, Н;

  ηПОД – к. п.д. подающей части комбайна (ηпод = 0,6);

  VП - скорость подачи, м/мин

       В общем случае для комбайнов со встроенными механизмами перемещения устойчивая  мощность NУСТ, кВт, определяется по выражению

  NУСТ = NР+ NП+ NПГР+ NХ,                         (5.24)

где  NПГР – мощность, затрачиваемая на погрузку полезного ископаемого, кВт;

       Для очистных комбайнов с вынесенной системой перемещения выражение (5.24) примет вид:

       при работе на пластах с углами падения до 35°

  NУСТ = NР+  NПГР+ NХ,                         (5.25)

так как при работе на пологих и полого-наклонных пластах комбайны должны производить принудительную выгрузку угля из зоны работы исполнительного органа, а также необходимо применять механические средства доставки угля из очистного забоя (лавы).