Доцент Кухарь В.Ю. кафедра горных машин и инжиниринга, ГВУЗ "НГУ" Курс Технология и оборудование горного производства Лекция 10 ОРГАНЫ ПОГРУЗКИ ГОРНЫХ КОМБАЙНОВ Механизированная погрузка отбитой горной массы производится при.
Download ReportTranscript Доцент Кухарь В.Ю. кафедра горных машин и инжиниринга, ГВУЗ "НГУ" Курс Технология и оборудование горного производства Лекция 10 ОРГАНЫ ПОГРУЗКИ ГОРНЫХ КОМБАЙНОВ Механизированная погрузка отбитой горной массы производится при.
Slide 1
Доцент Кухарь В.Ю.
кафедра горных машин и
инжиниринга, ГВУЗ "НГУ"
Курс
Технология и оборудование
горного производства
Лекция 10
ОРГАНЫ ПОГРУЗКИ ГОРНЫХ КОМБАЙНОВ
Механизированная погрузка отбитой горной
массы производится при выемке пологих и
наклонных (до 35) пластов и проходке
горизонтальных и наклонных выработок.
При выемке крутых пластов и проходке
восстающих выработок транспортирование
отбитой горной массы от органа разрушения
производится самотеком под действием сил
гравитации.
Механическая погрузка отбитой горной массы
представляет собой две технологические
операции:
- зачерпывание разрушенной горной массы
- транспортирование ее к месту погрузки
(на лавовый или штрековый конвейер,
вагонетки или другие транспортные средства).
У современных очистных комбайнов
операции зачерпывания и транспортировки
совмещены и реализованы в конструкции
самого органа разрушения.
Такое совмещение функций в одном органе
упрощает конструкцию, уменьшает габариты
очистного комбайна и обеспечивает его работу
при минимальном обнажении кровли.
У проходческих комбайнов совмещение
операций зачерпывания и транспортировки
практически невозможно.
Зачерпывающая часть у этих комбайнов
осуществляет захват отбитой породы из
штабеля и производит погрузку ее на
передаточный конвейер (скребковый или
ленточный), который располагается вдоль
продольной оси комбайна, является второй
частью погрузочного органа и транспортирует
породу до перегружателя, штрекового
конвейера или вагонетки.
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- обеспечивать максимальную производительность
комбайна в конкретных условиях эксплуатации, то
есть должно обеспечиваться условие
Q гр Q к
Q гр Q к
Q гр (2...3)Q
когда поток поступающей на погрузку
отбитой породы постоянен
(буровые проходческие комбайны)
к
когда возможно внезапное
увеличение объема погружаемой
породы
(стреловые проходческие комбайны)
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- производить погрузку отбитой горной массы без
большого просыпания по всему фронту работы
органа разрушения с эффективной зачисткой почвы;
- не переизмельчать транспортируемую породу;
- обеспечивать дополнительное разрушение
нетранспортабельных кусков;
- иметь минимальную энергоемкость процесса
погрузки;
Требования, предъявляемые к органам погрузки
-не вызывать повышенного пылеобразования;
- обеспечивать возможность самозарубки очистного
комбайна в пласт;
- быть простым по устройству, легким и удобным в
монтаже и демонтаже;
- иметь минимальные габаритные размеры и массу
при высокой эксплуатационной надежности
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по характеру взаимодействия с погружаемой горной
массой
статические, не имеющие
специального привода
активные, имеющие
специальный привод и
конструктивные элементы
для дробления негабаритных
кусков породы и
перемещения разрушенной
горной массы
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с вертикально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с горизонтально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
шнековые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
барабанные
с вертикальной осью вращения
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
лемехо-отвальные
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
ковшовые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
загребающие
лапы
загребающие
звезды
Скребковые органы погрузки
Ранее широко использовались на
широкозахватных очистных комбайнах и первых
серийных отечественных стреловых
проходческих комбайнах
Широкозахватный очистной комбайн
«Донбасс»
Стреловой проходческий комбайн
ПК3М
Скребковые органы погрузки
В настоящее время скребковые органы погрузки
применяются на проходческих комбайнах
Машина поддирочно-погрузочная
МПР
Стреловой проходческий комбайн
КПЛ
Скребковые органы погрузки
Недостатки:
- значительное переизмельчение угля и
пылеобразование;
- низкий механический КПД и интенсивный износ
элементов направляющих ручьев бара и самой
цепи;
- значительные габаритные размеры и масса;
ограниченные возможности по погрузке
крупнокусковой крепкой породы
Шнековые органы погрузки
Совмещают в себе одновременно функцию
разрушения пласта и погрузки разрушенной
массы на забойный конвейер
Узкозахватный очистной комбайн
К-500
Проходческо-очистной комбайн
Урал-10А
Шнековые органы погрузки
Достоинства:
достаточно простая конструкция;
относительно высокий механический КПД;
повышенная прочность и долговечность
Шнековые органы погрузки
Производительность (м3/с) шнекового органа
разрушения по погрузке:
'
n 2
ш
2
D ш d ш S
Qш
N з и
4
cos ш
n - частота вращения шнека, с-1;
наружный диаметр шнека, м;
d ш - диаметр ступицы шнека, м;
'
S - шаг спирали шнека, м;
ш - толщина лопасти шнека, м;
ш - угол подъема лопасти шнека;
N з - число заходов шнека;
и - коэффициент использования сечения шнека на
выходе.
Dш -
Шнековые органы погрузки
Частота вращения шнекового органа разрушения по
условию отсутствия заштыбовки должна быть
больше критической его частоты вращения, с-1:
n кр
4 В з V пр Н р k 1 Н 0
2
Dш
2
dш
'
ш
S
N з
cos ш
и
В з - ширина захвата органа разрушения, м;
V пр
Нр
k1
- расчетная скорость подачи комбайна, м/с;
- расчетная мощность пласта, м;
- коэффициент, учитывающий часть угля,
подлежащего погрузке
Шнековые органы погрузки
Производительность шнека по погрузке
увеличивается в 1,5 - 2,0 раза с применением
зачистных щитков, которые удерживают отбитый
уголь в зоне шнека.
Шнековые органы погрузки
Сила сопротивления погрузке породы для
шнекового органа разрушения, Н
при работе без подпорного щитка Fпогр 100 h об
при работе с подпорным щитком Fпогр 350 hоб
подача за один оборот шнека
h об
100 V пр
n
Шнековые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку шнеком,
определяется из выражения, кВт
Pпогр
F погр D и n
60 1000
Лемехо-отвальные органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
повышенная прочность и долговечность;
не измельчают отбитый уголь;
не поднимают пыли
Недостатки:
значительные тяговые усилия для
перемещения вдоль забоя
Лемехо-отвальные органы погрузки
В настоящее время лемехо-отвальные
погрузочные органы применяются только в
стругах.
Это позволяет совмещать в одной конструкции
функции отделения угля от массива и его
погрузки на забойный конвейер
Лемехо-отвальные органы погрузки
Производительность (т/с) лемехо-отвального органа
по погрузке:
Q гр H р h V с
H р - расчетная мощность пласта, м;
h - толщина снимаемой стругом стружки, м;
V с - скорость перемещения струга вдоль лавы, м/с;
- плотность угля, т/м3.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Результирующая сила погрузки угля стругом, Н
Fп F1 F2 F3 F4 F5
F1 - сила внедрения погрузочной поверхности струга в
F2
F3
F4
F5
штабель угля, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга до уровня высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга выше высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля на конвейер, Н;
- сила сопротивления внутреннему трению в
штабеле угля перед стругом, Н.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку лемехом
струга, кВт
Pпогр
Vп
Fп V п
60 1000
- скорость перемещения струга, м/мин;
Ковшовые органы погрузки
Применяются на буровых проходческих комбайнах с
роторными или планетарными органами
разрушения
Проходческий комплекс Союз – 19
Комбайн проходческий ПК-8МА
Ковшовые органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
высокая надежность и долговечность,
повышенный механический КПД,
отсутствие своего отдельного привода
Недостатки:
существенное снижение производительности
при погрузке влажной горной массы (склонной к
налипанию);
частота вращения ковшей ограничена
возможностью их разгрузки в верхнем
положении
Ковшовые органы погрузки
Производительность (м3/с) ковшового органа по
погрузке:
Q гр V к i n
V к - емкость ковша, м3;
i - число ковшей;
n - частота вращения ковшей, мин-1;
=0,1-0,15 - коэффициент заполнения ковшей
Ковшовые органы погрузки
Критическая частота вращения ротора с учетом сил
трения породы о стенки ковша, мин-1
n кр
30
g 1 f
R
g - ускорение свободного падения, м/с2;
R - радиус луча, на котором крепится ковш, м;
f = 0,3-0,4 - коэффициент трения породы о стенки ковша
Ковшовые органы погрузки
Окружное усилие на ковше при зачерпывании
горной массы из штабеля, Н
P
k V к
k -удельное сопротивление породы зачерпыванию
(0,1...0,2 МПа);
- длина пути зачерпывания, м;
V к - ёмкость ковша, м3
Ковшовые органы погрузки
Мощность, расходуемая на зачерпывание горной
массы, кВт
Nз
P in
60000
Ковшовые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на подъем горной массы
породы на высоту разгрузки
(диаметр проходимой выработки), кВт
Np
Vк i n g D
60000
- насыпная плотность породы в ковше, т/м3;
g
- ускорение свободного падения, м/с2;
D - диаметр проходимой выработки, м
Ковшовые органы погрузки
Суммарная мощность привода ковшового грузчика,
кВт
N кг N з N п
V к i n k g D
60000
Погрузочные нагребающие лапы
Применяются на стреловых проходческих
комбайнах и буропогрузочных и погрузочных
машинах
Машина буропогрузочная БПР
Погрузочные нагребающие лапы
Достоинства:
обеспечивают хорошую погрузку крупнокусковой
скальной горной породы;
обеспечивают достаточно высокую
производительность;
имеют относительно простую конструкцию;
имеют удовлетворительную надежность
Погрузочные нагребающие лапы
Технологический цикл погрузки нагребающими
лапами состоит из следующих операций:
- внедрение лапы в штабель породы;
- зачерпывание породы;
- перемещение породы по наклонной плите грузчика
до передаточного конвейера;
- холостое движение лапы
Погрузочные нагребающие лапы
Производительность (м3/с) нагребающей лапы по
погрузке:
Qл Vл z n
V л - объем горной массы, транспортируемый лапой за
один ход качания, м3;
z - число нагребающих лап;
n - частота качания лап, с-1
Погрузочные нагребающие лапы
Объем породы, м3, транспортируемый лапой за
один ход качания
V л 0 ,5 B з d т hгр
B з - ширина передней кромки плиты стола грузчика, м;
d m - расстояние между траекториями движения лап,
hг р
которое ориентировочно равно диаметру ведущих
дисков, м;
- средняя высота слоя нагребаемой породы, которая
принимается равной (1,0...2,0) высоты нагребающей
лапы, м;
Погрузочные нагребающие лапы
Работа (Дж), совершаемая лапой за одно качание,
определяется суммированием работ на отрыв породы от штабеля,
перемещения её по плите стола грузчика и подъёма на высоту разгрузки
на передаточный конвейер
Aл W р k ш G hп f п
W - сопротивление отрыву породы от штабеля, Н;
р - путь, проходимый лапой при отделении породы от
штабеля, м;
k ш = 2 - коэффициент заштыбовки;
G - вес породы, перемещаемый лапой, Н;
h п - высота погрузки на передаточный конвейер, м;
f - коэффициент трения породы по плите грузчика;
- путь, проходимый породой по плите грузчика, м.
п
Погрузочные нагребающие лапы
Сопротивление отрыву породы от штабеля, Н
W в kв
- длина внедряющейся в штабель кромки
лапы,
м;
в
k-вудельное сопротивление внедрения лапы, Н/м.
Погрузочные нагребающие лапы
Вес породы, перемещаемый лапой, Н:
G Vл g
g
- насыпная плотность породы, т/м3;
- ускорение свободного падения, м/с2.
Погрузочные нагребающие лапы
Мощность привода лапы, кВт
Nл
Aл n
- КПД привода лапы
Slide 2
Доцент Кухарь В.Ю.
кафедра горных машин и
инжиниринга, ГВУЗ "НГУ"
Курс
Технология и оборудование
горного производства
Лекция 10
ОРГАНЫ ПОГРУЗКИ ГОРНЫХ КОМБАЙНОВ
Механизированная погрузка отбитой горной
массы производится при выемке пологих и
наклонных (до 35) пластов и проходке
горизонтальных и наклонных выработок.
При выемке крутых пластов и проходке
восстающих выработок транспортирование
отбитой горной массы от органа разрушения
производится самотеком под действием сил
гравитации.
Механическая погрузка отбитой горной массы
представляет собой две технологические
операции:
- зачерпывание разрушенной горной массы
- транспортирование ее к месту погрузки
(на лавовый или штрековый конвейер,
вагонетки или другие транспортные средства).
У современных очистных комбайнов
операции зачерпывания и транспортировки
совмещены и реализованы в конструкции
самого органа разрушения.
Такое совмещение функций в одном органе
упрощает конструкцию, уменьшает габариты
очистного комбайна и обеспечивает его работу
при минимальном обнажении кровли.
У проходческих комбайнов совмещение
операций зачерпывания и транспортировки
практически невозможно.
Зачерпывающая часть у этих комбайнов
осуществляет захват отбитой породы из
штабеля и производит погрузку ее на
передаточный конвейер (скребковый или
ленточный), который располагается вдоль
продольной оси комбайна, является второй
частью погрузочного органа и транспортирует
породу до перегружателя, штрекового
конвейера или вагонетки.
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- обеспечивать максимальную производительность
комбайна в конкретных условиях эксплуатации, то
есть должно обеспечиваться условие
Q гр Q к
Q гр Q к
Q гр (2...3)Q
когда поток поступающей на погрузку
отбитой породы постоянен
(буровые проходческие комбайны)
к
когда возможно внезапное
увеличение объема погружаемой
породы
(стреловые проходческие комбайны)
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- производить погрузку отбитой горной массы без
большого просыпания по всему фронту работы
органа разрушения с эффективной зачисткой почвы;
- не переизмельчать транспортируемую породу;
- обеспечивать дополнительное разрушение
нетранспортабельных кусков;
- иметь минимальную энергоемкость процесса
погрузки;
Требования, предъявляемые к органам погрузки
-не вызывать повышенного пылеобразования;
- обеспечивать возможность самозарубки очистного
комбайна в пласт;
- быть простым по устройству, легким и удобным в
монтаже и демонтаже;
- иметь минимальные габаритные размеры и массу
при высокой эксплуатационной надежности
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по характеру взаимодействия с погружаемой горной
массой
статические, не имеющие
специального привода
активные, имеющие
специальный привод и
конструктивные элементы
для дробления негабаритных
кусков породы и
перемещения разрушенной
горной массы
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с вертикально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с горизонтально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
шнековые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
барабанные
с вертикальной осью вращения
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
лемехо-отвальные
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
ковшовые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
загребающие
лапы
загребающие
звезды
Скребковые органы погрузки
Ранее широко использовались на
широкозахватных очистных комбайнах и первых
серийных отечественных стреловых
проходческих комбайнах
Широкозахватный очистной комбайн
«Донбасс»
Стреловой проходческий комбайн
ПК3М
Скребковые органы погрузки
В настоящее время скребковые органы погрузки
применяются на проходческих комбайнах
Машина поддирочно-погрузочная
МПР
Стреловой проходческий комбайн
КПЛ
Скребковые органы погрузки
Недостатки:
- значительное переизмельчение угля и
пылеобразование;
- низкий механический КПД и интенсивный износ
элементов направляющих ручьев бара и самой
цепи;
- значительные габаритные размеры и масса;
ограниченные возможности по погрузке
крупнокусковой крепкой породы
Шнековые органы погрузки
Совмещают в себе одновременно функцию
разрушения пласта и погрузки разрушенной
массы на забойный конвейер
Узкозахватный очистной комбайн
К-500
Проходческо-очистной комбайн
Урал-10А
Шнековые органы погрузки
Достоинства:
достаточно простая конструкция;
относительно высокий механический КПД;
повышенная прочность и долговечность
Шнековые органы погрузки
Производительность (м3/с) шнекового органа
разрушения по погрузке:
'
n 2
ш
2
D ш d ш S
Qш
N з и
4
cos ш
n - частота вращения шнека, с-1;
наружный диаметр шнека, м;
d ш - диаметр ступицы шнека, м;
'
S - шаг спирали шнека, м;
ш - толщина лопасти шнека, м;
ш - угол подъема лопасти шнека;
N з - число заходов шнека;
и - коэффициент использования сечения шнека на
выходе.
Dш -
Шнековые органы погрузки
Частота вращения шнекового органа разрушения по
условию отсутствия заштыбовки должна быть
больше критической его частоты вращения, с-1:
n кр
4 В з V пр Н р k 1 Н 0
2
Dш
2
dш
'
ш
S
N з
cos ш
и
В з - ширина захвата органа разрушения, м;
V пр
Нр
k1
- расчетная скорость подачи комбайна, м/с;
- расчетная мощность пласта, м;
- коэффициент, учитывающий часть угля,
подлежащего погрузке
Шнековые органы погрузки
Производительность шнека по погрузке
увеличивается в 1,5 - 2,0 раза с применением
зачистных щитков, которые удерживают отбитый
уголь в зоне шнека.
Шнековые органы погрузки
Сила сопротивления погрузке породы для
шнекового органа разрушения, Н
при работе без подпорного щитка Fпогр 100 h об
при работе с подпорным щитком Fпогр 350 hоб
подача за один оборот шнека
h об
100 V пр
n
Шнековые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку шнеком,
определяется из выражения, кВт
Pпогр
F погр D и n
60 1000
Лемехо-отвальные органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
повышенная прочность и долговечность;
не измельчают отбитый уголь;
не поднимают пыли
Недостатки:
значительные тяговые усилия для
перемещения вдоль забоя
Лемехо-отвальные органы погрузки
В настоящее время лемехо-отвальные
погрузочные органы применяются только в
стругах.
Это позволяет совмещать в одной конструкции
функции отделения угля от массива и его
погрузки на забойный конвейер
Лемехо-отвальные органы погрузки
Производительность (т/с) лемехо-отвального органа
по погрузке:
Q гр H р h V с
H р - расчетная мощность пласта, м;
h - толщина снимаемой стругом стружки, м;
V с - скорость перемещения струга вдоль лавы, м/с;
- плотность угля, т/м3.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Результирующая сила погрузки угля стругом, Н
Fп F1 F2 F3 F4 F5
F1 - сила внедрения погрузочной поверхности струга в
F2
F3
F4
F5
штабель угля, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга до уровня высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга выше высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля на конвейер, Н;
- сила сопротивления внутреннему трению в
штабеле угля перед стругом, Н.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку лемехом
струга, кВт
Pпогр
Vп
Fп V п
60 1000
- скорость перемещения струга, м/мин;
Ковшовые органы погрузки
Применяются на буровых проходческих комбайнах с
роторными или планетарными органами
разрушения
Проходческий комплекс Союз – 19
Комбайн проходческий ПК-8МА
Ковшовые органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
высокая надежность и долговечность,
повышенный механический КПД,
отсутствие своего отдельного привода
Недостатки:
существенное снижение производительности
при погрузке влажной горной массы (склонной к
налипанию);
частота вращения ковшей ограничена
возможностью их разгрузки в верхнем
положении
Ковшовые органы погрузки
Производительность (м3/с) ковшового органа по
погрузке:
Q гр V к i n
V к - емкость ковша, м3;
i - число ковшей;
n - частота вращения ковшей, мин-1;
=0,1-0,15 - коэффициент заполнения ковшей
Ковшовые органы погрузки
Критическая частота вращения ротора с учетом сил
трения породы о стенки ковша, мин-1
n кр
30
g 1 f
R
g - ускорение свободного падения, м/с2;
R - радиус луча, на котором крепится ковш, м;
f = 0,3-0,4 - коэффициент трения породы о стенки ковша
Ковшовые органы погрузки
Окружное усилие на ковше при зачерпывании
горной массы из штабеля, Н
P
k V к
k -удельное сопротивление породы зачерпыванию
(0,1...0,2 МПа);
- длина пути зачерпывания, м;
V к - ёмкость ковша, м3
Ковшовые органы погрузки
Мощность, расходуемая на зачерпывание горной
массы, кВт
Nз
P in
60000
Ковшовые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на подъем горной массы
породы на высоту разгрузки
(диаметр проходимой выработки), кВт
Np
Vк i n g D
60000
- насыпная плотность породы в ковше, т/м3;
g
- ускорение свободного падения, м/с2;
D - диаметр проходимой выработки, м
Ковшовые органы погрузки
Суммарная мощность привода ковшового грузчика,
кВт
N кг N з N п
V к i n k g D
60000
Погрузочные нагребающие лапы
Применяются на стреловых проходческих
комбайнах и буропогрузочных и погрузочных
машинах
Машина буропогрузочная БПР
Погрузочные нагребающие лапы
Достоинства:
обеспечивают хорошую погрузку крупнокусковой
скальной горной породы;
обеспечивают достаточно высокую
производительность;
имеют относительно простую конструкцию;
имеют удовлетворительную надежность
Погрузочные нагребающие лапы
Технологический цикл погрузки нагребающими
лапами состоит из следующих операций:
- внедрение лапы в штабель породы;
- зачерпывание породы;
- перемещение породы по наклонной плите грузчика
до передаточного конвейера;
- холостое движение лапы
Погрузочные нагребающие лапы
Производительность (м3/с) нагребающей лапы по
погрузке:
Qл Vл z n
V л - объем горной массы, транспортируемый лапой за
один ход качания, м3;
z - число нагребающих лап;
n - частота качания лап, с-1
Погрузочные нагребающие лапы
Объем породы, м3, транспортируемый лапой за
один ход качания
V л 0 ,5 B з d т hгр
B з - ширина передней кромки плиты стола грузчика, м;
d m - расстояние между траекториями движения лап,
hг р
которое ориентировочно равно диаметру ведущих
дисков, м;
- средняя высота слоя нагребаемой породы, которая
принимается равной (1,0...2,0) высоты нагребающей
лапы, м;
Погрузочные нагребающие лапы
Работа (Дж), совершаемая лапой за одно качание,
определяется суммированием работ на отрыв породы от штабеля,
перемещения её по плите стола грузчика и подъёма на высоту разгрузки
на передаточный конвейер
Aл W р k ш G hп f п
W - сопротивление отрыву породы от штабеля, Н;
р - путь, проходимый лапой при отделении породы от
штабеля, м;
k ш = 2 - коэффициент заштыбовки;
G - вес породы, перемещаемый лапой, Н;
h п - высота погрузки на передаточный конвейер, м;
f - коэффициент трения породы по плите грузчика;
- путь, проходимый породой по плите грузчика, м.
п
Погрузочные нагребающие лапы
Сопротивление отрыву породы от штабеля, Н
W в kв
- длина внедряющейся в штабель кромки
лапы,
м;
в
k-вудельное сопротивление внедрения лапы, Н/м.
Погрузочные нагребающие лапы
Вес породы, перемещаемый лапой, Н:
G Vл g
g
- насыпная плотность породы, т/м3;
- ускорение свободного падения, м/с2.
Погрузочные нагребающие лапы
Мощность привода лапы, кВт
Nл
Aл n
- КПД привода лапы
Slide 3
Доцент Кухарь В.Ю.
кафедра горных машин и
инжиниринга, ГВУЗ "НГУ"
Курс
Технология и оборудование
горного производства
Лекция 10
ОРГАНЫ ПОГРУЗКИ ГОРНЫХ КОМБАЙНОВ
Механизированная погрузка отбитой горной
массы производится при выемке пологих и
наклонных (до 35) пластов и проходке
горизонтальных и наклонных выработок.
При выемке крутых пластов и проходке
восстающих выработок транспортирование
отбитой горной массы от органа разрушения
производится самотеком под действием сил
гравитации.
Механическая погрузка отбитой горной массы
представляет собой две технологические
операции:
- зачерпывание разрушенной горной массы
- транспортирование ее к месту погрузки
(на лавовый или штрековый конвейер,
вагонетки или другие транспортные средства).
У современных очистных комбайнов
операции зачерпывания и транспортировки
совмещены и реализованы в конструкции
самого органа разрушения.
Такое совмещение функций в одном органе
упрощает конструкцию, уменьшает габариты
очистного комбайна и обеспечивает его работу
при минимальном обнажении кровли.
У проходческих комбайнов совмещение
операций зачерпывания и транспортировки
практически невозможно.
Зачерпывающая часть у этих комбайнов
осуществляет захват отбитой породы из
штабеля и производит погрузку ее на
передаточный конвейер (скребковый или
ленточный), который располагается вдоль
продольной оси комбайна, является второй
частью погрузочного органа и транспортирует
породу до перегружателя, штрекового
конвейера или вагонетки.
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- обеспечивать максимальную производительность
комбайна в конкретных условиях эксплуатации, то
есть должно обеспечиваться условие
Q гр Q к
Q гр Q к
Q гр (2...3)Q
когда поток поступающей на погрузку
отбитой породы постоянен
(буровые проходческие комбайны)
к
когда возможно внезапное
увеличение объема погружаемой
породы
(стреловые проходческие комбайны)
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- производить погрузку отбитой горной массы без
большого просыпания по всему фронту работы
органа разрушения с эффективной зачисткой почвы;
- не переизмельчать транспортируемую породу;
- обеспечивать дополнительное разрушение
нетранспортабельных кусков;
- иметь минимальную энергоемкость процесса
погрузки;
Требования, предъявляемые к органам погрузки
-не вызывать повышенного пылеобразования;
- обеспечивать возможность самозарубки очистного
комбайна в пласт;
- быть простым по устройству, легким и удобным в
монтаже и демонтаже;
- иметь минимальные габаритные размеры и массу
при высокой эксплуатационной надежности
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по характеру взаимодействия с погружаемой горной
массой
статические, не имеющие
специального привода
активные, имеющие
специальный привод и
конструктивные элементы
для дробления негабаритных
кусков породы и
перемещения разрушенной
горной массы
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с вертикально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с горизонтально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
шнековые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
барабанные
с вертикальной осью вращения
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
лемехо-отвальные
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
ковшовые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
загребающие
лапы
загребающие
звезды
Скребковые органы погрузки
Ранее широко использовались на
широкозахватных очистных комбайнах и первых
серийных отечественных стреловых
проходческих комбайнах
Широкозахватный очистной комбайн
«Донбасс»
Стреловой проходческий комбайн
ПК3М
Скребковые органы погрузки
В настоящее время скребковые органы погрузки
применяются на проходческих комбайнах
Машина поддирочно-погрузочная
МПР
Стреловой проходческий комбайн
КПЛ
Скребковые органы погрузки
Недостатки:
- значительное переизмельчение угля и
пылеобразование;
- низкий механический КПД и интенсивный износ
элементов направляющих ручьев бара и самой
цепи;
- значительные габаритные размеры и масса;
ограниченные возможности по погрузке
крупнокусковой крепкой породы
Шнековые органы погрузки
Совмещают в себе одновременно функцию
разрушения пласта и погрузки разрушенной
массы на забойный конвейер
Узкозахватный очистной комбайн
К-500
Проходческо-очистной комбайн
Урал-10А
Шнековые органы погрузки
Достоинства:
достаточно простая конструкция;
относительно высокий механический КПД;
повышенная прочность и долговечность
Шнековые органы погрузки
Производительность (м3/с) шнекового органа
разрушения по погрузке:
'
n 2
ш
2
D ш d ш S
Qш
N з и
4
cos ш
n - частота вращения шнека, с-1;
наружный диаметр шнека, м;
d ш - диаметр ступицы шнека, м;
'
S - шаг спирали шнека, м;
ш - толщина лопасти шнека, м;
ш - угол подъема лопасти шнека;
N з - число заходов шнека;
и - коэффициент использования сечения шнека на
выходе.
Dш -
Шнековые органы погрузки
Частота вращения шнекового органа разрушения по
условию отсутствия заштыбовки должна быть
больше критической его частоты вращения, с-1:
n кр
4 В з V пр Н р k 1 Н 0
2
Dш
2
dш
'
ш
S
N з
cos ш
и
В з - ширина захвата органа разрушения, м;
V пр
Нр
k1
- расчетная скорость подачи комбайна, м/с;
- расчетная мощность пласта, м;
- коэффициент, учитывающий часть угля,
подлежащего погрузке
Шнековые органы погрузки
Производительность шнека по погрузке
увеличивается в 1,5 - 2,0 раза с применением
зачистных щитков, которые удерживают отбитый
уголь в зоне шнека.
Шнековые органы погрузки
Сила сопротивления погрузке породы для
шнекового органа разрушения, Н
при работе без подпорного щитка Fпогр 100 h об
при работе с подпорным щитком Fпогр 350 hоб
подача за один оборот шнека
h об
100 V пр
n
Шнековые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку шнеком,
определяется из выражения, кВт
Pпогр
F погр D и n
60 1000
Лемехо-отвальные органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
повышенная прочность и долговечность;
не измельчают отбитый уголь;
не поднимают пыли
Недостатки:
значительные тяговые усилия для
перемещения вдоль забоя
Лемехо-отвальные органы погрузки
В настоящее время лемехо-отвальные
погрузочные органы применяются только в
стругах.
Это позволяет совмещать в одной конструкции
функции отделения угля от массива и его
погрузки на забойный конвейер
Лемехо-отвальные органы погрузки
Производительность (т/с) лемехо-отвального органа
по погрузке:
Q гр H р h V с
H р - расчетная мощность пласта, м;
h - толщина снимаемой стругом стружки, м;
V с - скорость перемещения струга вдоль лавы, м/с;
- плотность угля, т/м3.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Результирующая сила погрузки угля стругом, Н
Fп F1 F2 F3 F4 F5
F1 - сила внедрения погрузочной поверхности струга в
F2
F3
F4
F5
штабель угля, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга до уровня высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга выше высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля на конвейер, Н;
- сила сопротивления внутреннему трению в
штабеле угля перед стругом, Н.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку лемехом
струга, кВт
Pпогр
Vп
Fп V п
60 1000
- скорость перемещения струга, м/мин;
Ковшовые органы погрузки
Применяются на буровых проходческих комбайнах с
роторными или планетарными органами
разрушения
Проходческий комплекс Союз – 19
Комбайн проходческий ПК-8МА
Ковшовые органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
высокая надежность и долговечность,
повышенный механический КПД,
отсутствие своего отдельного привода
Недостатки:
существенное снижение производительности
при погрузке влажной горной массы (склонной к
налипанию);
частота вращения ковшей ограничена
возможностью их разгрузки в верхнем
положении
Ковшовые органы погрузки
Производительность (м3/с) ковшового органа по
погрузке:
Q гр V к i n
V к - емкость ковша, м3;
i - число ковшей;
n - частота вращения ковшей, мин-1;
=0,1-0,15 - коэффициент заполнения ковшей
Ковшовые органы погрузки
Критическая частота вращения ротора с учетом сил
трения породы о стенки ковша, мин-1
n кр
30
g 1 f
R
g - ускорение свободного падения, м/с2;
R - радиус луча, на котором крепится ковш, м;
f = 0,3-0,4 - коэффициент трения породы о стенки ковша
Ковшовые органы погрузки
Окружное усилие на ковше при зачерпывании
горной массы из штабеля, Н
P
k V к
k -удельное сопротивление породы зачерпыванию
(0,1...0,2 МПа);
- длина пути зачерпывания, м;
V к - ёмкость ковша, м3
Ковшовые органы погрузки
Мощность, расходуемая на зачерпывание горной
массы, кВт
Nз
P in
60000
Ковшовые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на подъем горной массы
породы на высоту разгрузки
(диаметр проходимой выработки), кВт
Np
Vк i n g D
60000
- насыпная плотность породы в ковше, т/м3;
g
- ускорение свободного падения, м/с2;
D - диаметр проходимой выработки, м
Ковшовые органы погрузки
Суммарная мощность привода ковшового грузчика,
кВт
N кг N з N п
V к i n k g D
60000
Погрузочные нагребающие лапы
Применяются на стреловых проходческих
комбайнах и буропогрузочных и погрузочных
машинах
Машина буропогрузочная БПР
Погрузочные нагребающие лапы
Достоинства:
обеспечивают хорошую погрузку крупнокусковой
скальной горной породы;
обеспечивают достаточно высокую
производительность;
имеют относительно простую конструкцию;
имеют удовлетворительную надежность
Погрузочные нагребающие лапы
Технологический цикл погрузки нагребающими
лапами состоит из следующих операций:
- внедрение лапы в штабель породы;
- зачерпывание породы;
- перемещение породы по наклонной плите грузчика
до передаточного конвейера;
- холостое движение лапы
Погрузочные нагребающие лапы
Производительность (м3/с) нагребающей лапы по
погрузке:
Qл Vл z n
V л - объем горной массы, транспортируемый лапой за
один ход качания, м3;
z - число нагребающих лап;
n - частота качания лап, с-1
Погрузочные нагребающие лапы
Объем породы, м3, транспортируемый лапой за
один ход качания
V л 0 ,5 B з d т hгр
B з - ширина передней кромки плиты стола грузчика, м;
d m - расстояние между траекториями движения лап,
hг р
которое ориентировочно равно диаметру ведущих
дисков, м;
- средняя высота слоя нагребаемой породы, которая
принимается равной (1,0...2,0) высоты нагребающей
лапы, м;
Погрузочные нагребающие лапы
Работа (Дж), совершаемая лапой за одно качание,
определяется суммированием работ на отрыв породы от штабеля,
перемещения её по плите стола грузчика и подъёма на высоту разгрузки
на передаточный конвейер
Aл W р k ш G hп f п
W - сопротивление отрыву породы от штабеля, Н;
р - путь, проходимый лапой при отделении породы от
штабеля, м;
k ш = 2 - коэффициент заштыбовки;
G - вес породы, перемещаемый лапой, Н;
h п - высота погрузки на передаточный конвейер, м;
f - коэффициент трения породы по плите грузчика;
- путь, проходимый породой по плите грузчика, м.
п
Погрузочные нагребающие лапы
Сопротивление отрыву породы от штабеля, Н
W в kв
- длина внедряющейся в штабель кромки
лапы,
м;
в
k-вудельное сопротивление внедрения лапы, Н/м.
Погрузочные нагребающие лапы
Вес породы, перемещаемый лапой, Н:
G Vл g
g
- насыпная плотность породы, т/м3;
- ускорение свободного падения, м/с2.
Погрузочные нагребающие лапы
Мощность привода лапы, кВт
Nл
Aл n
- КПД привода лапы
Slide 4
Доцент Кухарь В.Ю.
кафедра горных машин и
инжиниринга, ГВУЗ "НГУ"
Курс
Технология и оборудование
горного производства
Лекция 10
ОРГАНЫ ПОГРУЗКИ ГОРНЫХ КОМБАЙНОВ
Механизированная погрузка отбитой горной
массы производится при выемке пологих и
наклонных (до 35) пластов и проходке
горизонтальных и наклонных выработок.
При выемке крутых пластов и проходке
восстающих выработок транспортирование
отбитой горной массы от органа разрушения
производится самотеком под действием сил
гравитации.
Механическая погрузка отбитой горной массы
представляет собой две технологические
операции:
- зачерпывание разрушенной горной массы
- транспортирование ее к месту погрузки
(на лавовый или штрековый конвейер,
вагонетки или другие транспортные средства).
У современных очистных комбайнов
операции зачерпывания и транспортировки
совмещены и реализованы в конструкции
самого органа разрушения.
Такое совмещение функций в одном органе
упрощает конструкцию, уменьшает габариты
очистного комбайна и обеспечивает его работу
при минимальном обнажении кровли.
У проходческих комбайнов совмещение
операций зачерпывания и транспортировки
практически невозможно.
Зачерпывающая часть у этих комбайнов
осуществляет захват отбитой породы из
штабеля и производит погрузку ее на
передаточный конвейер (скребковый или
ленточный), который располагается вдоль
продольной оси комбайна, является второй
частью погрузочного органа и транспортирует
породу до перегружателя, штрекового
конвейера или вагонетки.
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- обеспечивать максимальную производительность
комбайна в конкретных условиях эксплуатации, то
есть должно обеспечиваться условие
Q гр Q к
Q гр Q к
Q гр (2...3)Q
когда поток поступающей на погрузку
отбитой породы постоянен
(буровые проходческие комбайны)
к
когда возможно внезапное
увеличение объема погружаемой
породы
(стреловые проходческие комбайны)
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- производить погрузку отбитой горной массы без
большого просыпания по всему фронту работы
органа разрушения с эффективной зачисткой почвы;
- не переизмельчать транспортируемую породу;
- обеспечивать дополнительное разрушение
нетранспортабельных кусков;
- иметь минимальную энергоемкость процесса
погрузки;
Требования, предъявляемые к органам погрузки
-не вызывать повышенного пылеобразования;
- обеспечивать возможность самозарубки очистного
комбайна в пласт;
- быть простым по устройству, легким и удобным в
монтаже и демонтаже;
- иметь минимальные габаритные размеры и массу
при высокой эксплуатационной надежности
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по характеру взаимодействия с погружаемой горной
массой
статические, не имеющие
специального привода
активные, имеющие
специальный привод и
конструктивные элементы
для дробления негабаритных
кусков породы и
перемещения разрушенной
горной массы
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с вертикально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с горизонтально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
шнековые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
барабанные
с вертикальной осью вращения
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
лемехо-отвальные
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
ковшовые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
загребающие
лапы
загребающие
звезды
Скребковые органы погрузки
Ранее широко использовались на
широкозахватных очистных комбайнах и первых
серийных отечественных стреловых
проходческих комбайнах
Широкозахватный очистной комбайн
«Донбасс»
Стреловой проходческий комбайн
ПК3М
Скребковые органы погрузки
В настоящее время скребковые органы погрузки
применяются на проходческих комбайнах
Машина поддирочно-погрузочная
МПР
Стреловой проходческий комбайн
КПЛ
Скребковые органы погрузки
Недостатки:
- значительное переизмельчение угля и
пылеобразование;
- низкий механический КПД и интенсивный износ
элементов направляющих ручьев бара и самой
цепи;
- значительные габаритные размеры и масса;
ограниченные возможности по погрузке
крупнокусковой крепкой породы
Шнековые органы погрузки
Совмещают в себе одновременно функцию
разрушения пласта и погрузки разрушенной
массы на забойный конвейер
Узкозахватный очистной комбайн
К-500
Проходческо-очистной комбайн
Урал-10А
Шнековые органы погрузки
Достоинства:
достаточно простая конструкция;
относительно высокий механический КПД;
повышенная прочность и долговечность
Шнековые органы погрузки
Производительность (м3/с) шнекового органа
разрушения по погрузке:
'
n 2
ш
2
D ш d ш S
Qш
N з и
4
cos ш
n - частота вращения шнека, с-1;
наружный диаметр шнека, м;
d ш - диаметр ступицы шнека, м;
'
S - шаг спирали шнека, м;
ш - толщина лопасти шнека, м;
ш - угол подъема лопасти шнека;
N з - число заходов шнека;
и - коэффициент использования сечения шнека на
выходе.
Dш -
Шнековые органы погрузки
Частота вращения шнекового органа разрушения по
условию отсутствия заштыбовки должна быть
больше критической его частоты вращения, с-1:
n кр
4 В з V пр Н р k 1 Н 0
2
Dш
2
dш
'
ш
S
N з
cos ш
и
В з - ширина захвата органа разрушения, м;
V пр
Нр
k1
- расчетная скорость подачи комбайна, м/с;
- расчетная мощность пласта, м;
- коэффициент, учитывающий часть угля,
подлежащего погрузке
Шнековые органы погрузки
Производительность шнека по погрузке
увеличивается в 1,5 - 2,0 раза с применением
зачистных щитков, которые удерживают отбитый
уголь в зоне шнека.
Шнековые органы погрузки
Сила сопротивления погрузке породы для
шнекового органа разрушения, Н
при работе без подпорного щитка Fпогр 100 h об
при работе с подпорным щитком Fпогр 350 hоб
подача за один оборот шнека
h об
100 V пр
n
Шнековые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку шнеком,
определяется из выражения, кВт
Pпогр
F погр D и n
60 1000
Лемехо-отвальные органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
повышенная прочность и долговечность;
не измельчают отбитый уголь;
не поднимают пыли
Недостатки:
значительные тяговые усилия для
перемещения вдоль забоя
Лемехо-отвальные органы погрузки
В настоящее время лемехо-отвальные
погрузочные органы применяются только в
стругах.
Это позволяет совмещать в одной конструкции
функции отделения угля от массива и его
погрузки на забойный конвейер
Лемехо-отвальные органы погрузки
Производительность (т/с) лемехо-отвального органа
по погрузке:
Q гр H р h V с
H р - расчетная мощность пласта, м;
h - толщина снимаемой стругом стружки, м;
V с - скорость перемещения струга вдоль лавы, м/с;
- плотность угля, т/м3.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Результирующая сила погрузки угля стругом, Н
Fп F1 F2 F3 F4 F5
F1 - сила внедрения погрузочной поверхности струга в
F2
F3
F4
F5
штабель угля, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга до уровня высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга выше высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля на конвейер, Н;
- сила сопротивления внутреннему трению в
штабеле угля перед стругом, Н.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку лемехом
струга, кВт
Pпогр
Vп
Fп V п
60 1000
- скорость перемещения струга, м/мин;
Ковшовые органы погрузки
Применяются на буровых проходческих комбайнах с
роторными или планетарными органами
разрушения
Проходческий комплекс Союз – 19
Комбайн проходческий ПК-8МА
Ковшовые органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
высокая надежность и долговечность,
повышенный механический КПД,
отсутствие своего отдельного привода
Недостатки:
существенное снижение производительности
при погрузке влажной горной массы (склонной к
налипанию);
частота вращения ковшей ограничена
возможностью их разгрузки в верхнем
положении
Ковшовые органы погрузки
Производительность (м3/с) ковшового органа по
погрузке:
Q гр V к i n
V к - емкость ковша, м3;
i - число ковшей;
n - частота вращения ковшей, мин-1;
=0,1-0,15 - коэффициент заполнения ковшей
Ковшовые органы погрузки
Критическая частота вращения ротора с учетом сил
трения породы о стенки ковша, мин-1
n кр
30
g 1 f
R
g - ускорение свободного падения, м/с2;
R - радиус луча, на котором крепится ковш, м;
f = 0,3-0,4 - коэффициент трения породы о стенки ковша
Ковшовые органы погрузки
Окружное усилие на ковше при зачерпывании
горной массы из штабеля, Н
P
k V к
k -удельное сопротивление породы зачерпыванию
(0,1...0,2 МПа);
- длина пути зачерпывания, м;
V к - ёмкость ковша, м3
Ковшовые органы погрузки
Мощность, расходуемая на зачерпывание горной
массы, кВт
Nз
P in
60000
Ковшовые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на подъем горной массы
породы на высоту разгрузки
(диаметр проходимой выработки), кВт
Np
Vк i n g D
60000
- насыпная плотность породы в ковше, т/м3;
g
- ускорение свободного падения, м/с2;
D - диаметр проходимой выработки, м
Ковшовые органы погрузки
Суммарная мощность привода ковшового грузчика,
кВт
N кг N з N п
V к i n k g D
60000
Погрузочные нагребающие лапы
Применяются на стреловых проходческих
комбайнах и буропогрузочных и погрузочных
машинах
Машина буропогрузочная БПР
Погрузочные нагребающие лапы
Достоинства:
обеспечивают хорошую погрузку крупнокусковой
скальной горной породы;
обеспечивают достаточно высокую
производительность;
имеют относительно простую конструкцию;
имеют удовлетворительную надежность
Погрузочные нагребающие лапы
Технологический цикл погрузки нагребающими
лапами состоит из следующих операций:
- внедрение лапы в штабель породы;
- зачерпывание породы;
- перемещение породы по наклонной плите грузчика
до передаточного конвейера;
- холостое движение лапы
Погрузочные нагребающие лапы
Производительность (м3/с) нагребающей лапы по
погрузке:
Qл Vл z n
V л - объем горной массы, транспортируемый лапой за
один ход качания, м3;
z - число нагребающих лап;
n - частота качания лап, с-1
Погрузочные нагребающие лапы
Объем породы, м3, транспортируемый лапой за
один ход качания
V л 0 ,5 B з d т hгр
B з - ширина передней кромки плиты стола грузчика, м;
d m - расстояние между траекториями движения лап,
hг р
которое ориентировочно равно диаметру ведущих
дисков, м;
- средняя высота слоя нагребаемой породы, которая
принимается равной (1,0...2,0) высоты нагребающей
лапы, м;
Погрузочные нагребающие лапы
Работа (Дж), совершаемая лапой за одно качание,
определяется суммированием работ на отрыв породы от штабеля,
перемещения её по плите стола грузчика и подъёма на высоту разгрузки
на передаточный конвейер
Aл W р k ш G hп f п
W - сопротивление отрыву породы от штабеля, Н;
р - путь, проходимый лапой при отделении породы от
штабеля, м;
k ш = 2 - коэффициент заштыбовки;
G - вес породы, перемещаемый лапой, Н;
h п - высота погрузки на передаточный конвейер, м;
f - коэффициент трения породы по плите грузчика;
- путь, проходимый породой по плите грузчика, м.
п
Погрузочные нагребающие лапы
Сопротивление отрыву породы от штабеля, Н
W в kв
- длина внедряющейся в штабель кромки
лапы,
м;
в
k-вудельное сопротивление внедрения лапы, Н/м.
Погрузочные нагребающие лапы
Вес породы, перемещаемый лапой, Н:
G Vл g
g
- насыпная плотность породы, т/м3;
- ускорение свободного падения, м/с2.
Погрузочные нагребающие лапы
Мощность привода лапы, кВт
Nл
Aл n
- КПД привода лапы
Slide 5
Доцент Кухарь В.Ю.
кафедра горных машин и
инжиниринга, ГВУЗ "НГУ"
Курс
Технология и оборудование
горного производства
Лекция 10
ОРГАНЫ ПОГРУЗКИ ГОРНЫХ КОМБАЙНОВ
Механизированная погрузка отбитой горной
массы производится при выемке пологих и
наклонных (до 35) пластов и проходке
горизонтальных и наклонных выработок.
При выемке крутых пластов и проходке
восстающих выработок транспортирование
отбитой горной массы от органа разрушения
производится самотеком под действием сил
гравитации.
Механическая погрузка отбитой горной массы
представляет собой две технологические
операции:
- зачерпывание разрушенной горной массы
- транспортирование ее к месту погрузки
(на лавовый или штрековый конвейер,
вагонетки или другие транспортные средства).
У современных очистных комбайнов
операции зачерпывания и транспортировки
совмещены и реализованы в конструкции
самого органа разрушения.
Такое совмещение функций в одном органе
упрощает конструкцию, уменьшает габариты
очистного комбайна и обеспечивает его работу
при минимальном обнажении кровли.
У проходческих комбайнов совмещение
операций зачерпывания и транспортировки
практически невозможно.
Зачерпывающая часть у этих комбайнов
осуществляет захват отбитой породы из
штабеля и производит погрузку ее на
передаточный конвейер (скребковый или
ленточный), который располагается вдоль
продольной оси комбайна, является второй
частью погрузочного органа и транспортирует
породу до перегружателя, штрекового
конвейера или вагонетки.
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- обеспечивать максимальную производительность
комбайна в конкретных условиях эксплуатации, то
есть должно обеспечиваться условие
Q гр Q к
Q гр Q к
Q гр (2...3)Q
когда поток поступающей на погрузку
отбитой породы постоянен
(буровые проходческие комбайны)
к
когда возможно внезапное
увеличение объема погружаемой
породы
(стреловые проходческие комбайны)
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- производить погрузку отбитой горной массы без
большого просыпания по всему фронту работы
органа разрушения с эффективной зачисткой почвы;
- не переизмельчать транспортируемую породу;
- обеспечивать дополнительное разрушение
нетранспортабельных кусков;
- иметь минимальную энергоемкость процесса
погрузки;
Требования, предъявляемые к органам погрузки
-не вызывать повышенного пылеобразования;
- обеспечивать возможность самозарубки очистного
комбайна в пласт;
- быть простым по устройству, легким и удобным в
монтаже и демонтаже;
- иметь минимальные габаритные размеры и массу
при высокой эксплуатационной надежности
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по характеру взаимодействия с погружаемой горной
массой
статические, не имеющие
специального привода
активные, имеющие
специальный привод и
конструктивные элементы
для дробления негабаритных
кусков породы и
перемещения разрушенной
горной массы
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с вертикально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с горизонтально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
шнековые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
барабанные
с вертикальной осью вращения
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
лемехо-отвальные
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
ковшовые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
загребающие
лапы
загребающие
звезды
Скребковые органы погрузки
Ранее широко использовались на
широкозахватных очистных комбайнах и первых
серийных отечественных стреловых
проходческих комбайнах
Широкозахватный очистной комбайн
«Донбасс»
Стреловой проходческий комбайн
ПК3М
Скребковые органы погрузки
В настоящее время скребковые органы погрузки
применяются на проходческих комбайнах
Машина поддирочно-погрузочная
МПР
Стреловой проходческий комбайн
КПЛ
Скребковые органы погрузки
Недостатки:
- значительное переизмельчение угля и
пылеобразование;
- низкий механический КПД и интенсивный износ
элементов направляющих ручьев бара и самой
цепи;
- значительные габаритные размеры и масса;
ограниченные возможности по погрузке
крупнокусковой крепкой породы
Шнековые органы погрузки
Совмещают в себе одновременно функцию
разрушения пласта и погрузки разрушенной
массы на забойный конвейер
Узкозахватный очистной комбайн
К-500
Проходческо-очистной комбайн
Урал-10А
Шнековые органы погрузки
Достоинства:
достаточно простая конструкция;
относительно высокий механический КПД;
повышенная прочность и долговечность
Шнековые органы погрузки
Производительность (м3/с) шнекового органа
разрушения по погрузке:
'
n 2
ш
2
D ш d ш S
Qш
N з и
4
cos ш
n - частота вращения шнека, с-1;
наружный диаметр шнека, м;
d ш - диаметр ступицы шнека, м;
'
S - шаг спирали шнека, м;
ш - толщина лопасти шнека, м;
ш - угол подъема лопасти шнека;
N з - число заходов шнека;
и - коэффициент использования сечения шнека на
выходе.
Dш -
Шнековые органы погрузки
Частота вращения шнекового органа разрушения по
условию отсутствия заштыбовки должна быть
больше критической его частоты вращения, с-1:
n кр
4 В з V пр Н р k 1 Н 0
2
Dш
2
dш
'
ш
S
N з
cos ш
и
В з - ширина захвата органа разрушения, м;
V пр
Нр
k1
- расчетная скорость подачи комбайна, м/с;
- расчетная мощность пласта, м;
- коэффициент, учитывающий часть угля,
подлежащего погрузке
Шнековые органы погрузки
Производительность шнека по погрузке
увеличивается в 1,5 - 2,0 раза с применением
зачистных щитков, которые удерживают отбитый
уголь в зоне шнека.
Шнековые органы погрузки
Сила сопротивления погрузке породы для
шнекового органа разрушения, Н
при работе без подпорного щитка Fпогр 100 h об
при работе с подпорным щитком Fпогр 350 hоб
подача за один оборот шнека
h об
100 V пр
n
Шнековые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку шнеком,
определяется из выражения, кВт
Pпогр
F погр D и n
60 1000
Лемехо-отвальные органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
повышенная прочность и долговечность;
не измельчают отбитый уголь;
не поднимают пыли
Недостатки:
значительные тяговые усилия для
перемещения вдоль забоя
Лемехо-отвальные органы погрузки
В настоящее время лемехо-отвальные
погрузочные органы применяются только в
стругах.
Это позволяет совмещать в одной конструкции
функции отделения угля от массива и его
погрузки на забойный конвейер
Лемехо-отвальные органы погрузки
Производительность (т/с) лемехо-отвального органа
по погрузке:
Q гр H р h V с
H р - расчетная мощность пласта, м;
h - толщина снимаемой стругом стружки, м;
V с - скорость перемещения струга вдоль лавы, м/с;
- плотность угля, т/м3.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Результирующая сила погрузки угля стругом, Н
Fп F1 F2 F3 F4 F5
F1 - сила внедрения погрузочной поверхности струга в
F2
F3
F4
F5
штабель угля, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга до уровня высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга выше высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля на конвейер, Н;
- сила сопротивления внутреннему трению в
штабеле угля перед стругом, Н.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку лемехом
струга, кВт
Pпогр
Vп
Fп V п
60 1000
- скорость перемещения струга, м/мин;
Ковшовые органы погрузки
Применяются на буровых проходческих комбайнах с
роторными или планетарными органами
разрушения
Проходческий комплекс Союз – 19
Комбайн проходческий ПК-8МА
Ковшовые органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
высокая надежность и долговечность,
повышенный механический КПД,
отсутствие своего отдельного привода
Недостатки:
существенное снижение производительности
при погрузке влажной горной массы (склонной к
налипанию);
частота вращения ковшей ограничена
возможностью их разгрузки в верхнем
положении
Ковшовые органы погрузки
Производительность (м3/с) ковшового органа по
погрузке:
Q гр V к i n
V к - емкость ковша, м3;
i - число ковшей;
n - частота вращения ковшей, мин-1;
=0,1-0,15 - коэффициент заполнения ковшей
Ковшовые органы погрузки
Критическая частота вращения ротора с учетом сил
трения породы о стенки ковша, мин-1
n кр
30
g 1 f
R
g - ускорение свободного падения, м/с2;
R - радиус луча, на котором крепится ковш, м;
f = 0,3-0,4 - коэффициент трения породы о стенки ковша
Ковшовые органы погрузки
Окружное усилие на ковше при зачерпывании
горной массы из штабеля, Н
P
k V к
k -удельное сопротивление породы зачерпыванию
(0,1...0,2 МПа);
- длина пути зачерпывания, м;
V к - ёмкость ковша, м3
Ковшовые органы погрузки
Мощность, расходуемая на зачерпывание горной
массы, кВт
Nз
P in
60000
Ковшовые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на подъем горной массы
породы на высоту разгрузки
(диаметр проходимой выработки), кВт
Np
Vк i n g D
60000
- насыпная плотность породы в ковше, т/м3;
g
- ускорение свободного падения, м/с2;
D - диаметр проходимой выработки, м
Ковшовые органы погрузки
Суммарная мощность привода ковшового грузчика,
кВт
N кг N з N п
V к i n k g D
60000
Погрузочные нагребающие лапы
Применяются на стреловых проходческих
комбайнах и буропогрузочных и погрузочных
машинах
Машина буропогрузочная БПР
Погрузочные нагребающие лапы
Достоинства:
обеспечивают хорошую погрузку крупнокусковой
скальной горной породы;
обеспечивают достаточно высокую
производительность;
имеют относительно простую конструкцию;
имеют удовлетворительную надежность
Погрузочные нагребающие лапы
Технологический цикл погрузки нагребающими
лапами состоит из следующих операций:
- внедрение лапы в штабель породы;
- зачерпывание породы;
- перемещение породы по наклонной плите грузчика
до передаточного конвейера;
- холостое движение лапы
Погрузочные нагребающие лапы
Производительность (м3/с) нагребающей лапы по
погрузке:
Qл Vл z n
V л - объем горной массы, транспортируемый лапой за
один ход качания, м3;
z - число нагребающих лап;
n - частота качания лап, с-1
Погрузочные нагребающие лапы
Объем породы, м3, транспортируемый лапой за
один ход качания
V л 0 ,5 B з d т hгр
B з - ширина передней кромки плиты стола грузчика, м;
d m - расстояние между траекториями движения лап,
hг р
которое ориентировочно равно диаметру ведущих
дисков, м;
- средняя высота слоя нагребаемой породы, которая
принимается равной (1,0...2,0) высоты нагребающей
лапы, м;
Погрузочные нагребающие лапы
Работа (Дж), совершаемая лапой за одно качание,
определяется суммированием работ на отрыв породы от штабеля,
перемещения её по плите стола грузчика и подъёма на высоту разгрузки
на передаточный конвейер
Aл W р k ш G hп f п
W - сопротивление отрыву породы от штабеля, Н;
р - путь, проходимый лапой при отделении породы от
штабеля, м;
k ш = 2 - коэффициент заштыбовки;
G - вес породы, перемещаемый лапой, Н;
h п - высота погрузки на передаточный конвейер, м;
f - коэффициент трения породы по плите грузчика;
- путь, проходимый породой по плите грузчика, м.
п
Погрузочные нагребающие лапы
Сопротивление отрыву породы от штабеля, Н
W в kв
- длина внедряющейся в штабель кромки
лапы,
м;
в
k-вудельное сопротивление внедрения лапы, Н/м.
Погрузочные нагребающие лапы
Вес породы, перемещаемый лапой, Н:
G Vл g
g
- насыпная плотность породы, т/м3;
- ускорение свободного падения, м/с2.
Погрузочные нагребающие лапы
Мощность привода лапы, кВт
Nл
Aл n
- КПД привода лапы
Slide 6
Доцент Кухарь В.Ю.
кафедра горных машин и
инжиниринга, ГВУЗ "НГУ"
Курс
Технология и оборудование
горного производства
Лекция 10
ОРГАНЫ ПОГРУЗКИ ГОРНЫХ КОМБАЙНОВ
Механизированная погрузка отбитой горной
массы производится при выемке пологих и
наклонных (до 35) пластов и проходке
горизонтальных и наклонных выработок.
При выемке крутых пластов и проходке
восстающих выработок транспортирование
отбитой горной массы от органа разрушения
производится самотеком под действием сил
гравитации.
Механическая погрузка отбитой горной массы
представляет собой две технологические
операции:
- зачерпывание разрушенной горной массы
- транспортирование ее к месту погрузки
(на лавовый или штрековый конвейер,
вагонетки или другие транспортные средства).
У современных очистных комбайнов
операции зачерпывания и транспортировки
совмещены и реализованы в конструкции
самого органа разрушения.
Такое совмещение функций в одном органе
упрощает конструкцию, уменьшает габариты
очистного комбайна и обеспечивает его работу
при минимальном обнажении кровли.
У проходческих комбайнов совмещение
операций зачерпывания и транспортировки
практически невозможно.
Зачерпывающая часть у этих комбайнов
осуществляет захват отбитой породы из
штабеля и производит погрузку ее на
передаточный конвейер (скребковый или
ленточный), который располагается вдоль
продольной оси комбайна, является второй
частью погрузочного органа и транспортирует
породу до перегружателя, штрекового
конвейера или вагонетки.
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- обеспечивать максимальную производительность
комбайна в конкретных условиях эксплуатации, то
есть должно обеспечиваться условие
Q гр Q к
Q гр Q к
Q гр (2...3)Q
когда поток поступающей на погрузку
отбитой породы постоянен
(буровые проходческие комбайны)
к
когда возможно внезапное
увеличение объема погружаемой
породы
(стреловые проходческие комбайны)
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- производить погрузку отбитой горной массы без
большого просыпания по всему фронту работы
органа разрушения с эффективной зачисткой почвы;
- не переизмельчать транспортируемую породу;
- обеспечивать дополнительное разрушение
нетранспортабельных кусков;
- иметь минимальную энергоемкость процесса
погрузки;
Требования, предъявляемые к органам погрузки
-не вызывать повышенного пылеобразования;
- обеспечивать возможность самозарубки очистного
комбайна в пласт;
- быть простым по устройству, легким и удобным в
монтаже и демонтаже;
- иметь минимальные габаритные размеры и массу
при высокой эксплуатационной надежности
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по характеру взаимодействия с погружаемой горной
массой
статические, не имеющие
специального привода
активные, имеющие
специальный привод и
конструктивные элементы
для дробления негабаритных
кусков породы и
перемещения разрушенной
горной массы
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с вертикально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с горизонтально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
шнековые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
барабанные
с вертикальной осью вращения
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
лемехо-отвальные
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
ковшовые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
загребающие
лапы
загребающие
звезды
Скребковые органы погрузки
Ранее широко использовались на
широкозахватных очистных комбайнах и первых
серийных отечественных стреловых
проходческих комбайнах
Широкозахватный очистной комбайн
«Донбасс»
Стреловой проходческий комбайн
ПК3М
Скребковые органы погрузки
В настоящее время скребковые органы погрузки
применяются на проходческих комбайнах
Машина поддирочно-погрузочная
МПР
Стреловой проходческий комбайн
КПЛ
Скребковые органы погрузки
Недостатки:
- значительное переизмельчение угля и
пылеобразование;
- низкий механический КПД и интенсивный износ
элементов направляющих ручьев бара и самой
цепи;
- значительные габаритные размеры и масса;
ограниченные возможности по погрузке
крупнокусковой крепкой породы
Шнековые органы погрузки
Совмещают в себе одновременно функцию
разрушения пласта и погрузки разрушенной
массы на забойный конвейер
Узкозахватный очистной комбайн
К-500
Проходческо-очистной комбайн
Урал-10А
Шнековые органы погрузки
Достоинства:
достаточно простая конструкция;
относительно высокий механический КПД;
повышенная прочность и долговечность
Шнековые органы погрузки
Производительность (м3/с) шнекового органа
разрушения по погрузке:
'
n 2
ш
2
D ш d ш S
Qш
N з и
4
cos ш
n - частота вращения шнека, с-1;
наружный диаметр шнека, м;
d ш - диаметр ступицы шнека, м;
'
S - шаг спирали шнека, м;
ш - толщина лопасти шнека, м;
ш - угол подъема лопасти шнека;
N з - число заходов шнека;
и - коэффициент использования сечения шнека на
выходе.
Dш -
Шнековые органы погрузки
Частота вращения шнекового органа разрушения по
условию отсутствия заштыбовки должна быть
больше критической его частоты вращения, с-1:
n кр
4 В з V пр Н р k 1 Н 0
2
Dш
2
dш
'
ш
S
N з
cos ш
и
В з - ширина захвата органа разрушения, м;
V пр
Нр
k1
- расчетная скорость подачи комбайна, м/с;
- расчетная мощность пласта, м;
- коэффициент, учитывающий часть угля,
подлежащего погрузке
Шнековые органы погрузки
Производительность шнека по погрузке
увеличивается в 1,5 - 2,0 раза с применением
зачистных щитков, которые удерживают отбитый
уголь в зоне шнека.
Шнековые органы погрузки
Сила сопротивления погрузке породы для
шнекового органа разрушения, Н
при работе без подпорного щитка Fпогр 100 h об
при работе с подпорным щитком Fпогр 350 hоб
подача за один оборот шнека
h об
100 V пр
n
Шнековые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку шнеком,
определяется из выражения, кВт
Pпогр
F погр D и n
60 1000
Лемехо-отвальные органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
повышенная прочность и долговечность;
не измельчают отбитый уголь;
не поднимают пыли
Недостатки:
значительные тяговые усилия для
перемещения вдоль забоя
Лемехо-отвальные органы погрузки
В настоящее время лемехо-отвальные
погрузочные органы применяются только в
стругах.
Это позволяет совмещать в одной конструкции
функции отделения угля от массива и его
погрузки на забойный конвейер
Лемехо-отвальные органы погрузки
Производительность (т/с) лемехо-отвального органа
по погрузке:
Q гр H р h V с
H р - расчетная мощность пласта, м;
h - толщина снимаемой стругом стружки, м;
V с - скорость перемещения струга вдоль лавы, м/с;
- плотность угля, т/м3.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Результирующая сила погрузки угля стругом, Н
Fп F1 F2 F3 F4 F5
F1 - сила внедрения погрузочной поверхности струга в
F2
F3
F4
F5
штабель угля, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга до уровня высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга выше высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля на конвейер, Н;
- сила сопротивления внутреннему трению в
штабеле угля перед стругом, Н.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку лемехом
струга, кВт
Pпогр
Vп
Fп V п
60 1000
- скорость перемещения струга, м/мин;
Ковшовые органы погрузки
Применяются на буровых проходческих комбайнах с
роторными или планетарными органами
разрушения
Проходческий комплекс Союз – 19
Комбайн проходческий ПК-8МА
Ковшовые органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
высокая надежность и долговечность,
повышенный механический КПД,
отсутствие своего отдельного привода
Недостатки:
существенное снижение производительности
при погрузке влажной горной массы (склонной к
налипанию);
частота вращения ковшей ограничена
возможностью их разгрузки в верхнем
положении
Ковшовые органы погрузки
Производительность (м3/с) ковшового органа по
погрузке:
Q гр V к i n
V к - емкость ковша, м3;
i - число ковшей;
n - частота вращения ковшей, мин-1;
=0,1-0,15 - коэффициент заполнения ковшей
Ковшовые органы погрузки
Критическая частота вращения ротора с учетом сил
трения породы о стенки ковша, мин-1
n кр
30
g 1 f
R
g - ускорение свободного падения, м/с2;
R - радиус луча, на котором крепится ковш, м;
f = 0,3-0,4 - коэффициент трения породы о стенки ковша
Ковшовые органы погрузки
Окружное усилие на ковше при зачерпывании
горной массы из штабеля, Н
P
k V к
k -удельное сопротивление породы зачерпыванию
(0,1...0,2 МПа);
- длина пути зачерпывания, м;
V к - ёмкость ковша, м3
Ковшовые органы погрузки
Мощность, расходуемая на зачерпывание горной
массы, кВт
Nз
P in
60000
Ковшовые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на подъем горной массы
породы на высоту разгрузки
(диаметр проходимой выработки), кВт
Np
Vк i n g D
60000
- насыпная плотность породы в ковше, т/м3;
g
- ускорение свободного падения, м/с2;
D - диаметр проходимой выработки, м
Ковшовые органы погрузки
Суммарная мощность привода ковшового грузчика,
кВт
N кг N з N п
V к i n k g D
60000
Погрузочные нагребающие лапы
Применяются на стреловых проходческих
комбайнах и буропогрузочных и погрузочных
машинах
Машина буропогрузочная БПР
Погрузочные нагребающие лапы
Достоинства:
обеспечивают хорошую погрузку крупнокусковой
скальной горной породы;
обеспечивают достаточно высокую
производительность;
имеют относительно простую конструкцию;
имеют удовлетворительную надежность
Погрузочные нагребающие лапы
Технологический цикл погрузки нагребающими
лапами состоит из следующих операций:
- внедрение лапы в штабель породы;
- зачерпывание породы;
- перемещение породы по наклонной плите грузчика
до передаточного конвейера;
- холостое движение лапы
Погрузочные нагребающие лапы
Производительность (м3/с) нагребающей лапы по
погрузке:
Qл Vл z n
V л - объем горной массы, транспортируемый лапой за
один ход качания, м3;
z - число нагребающих лап;
n - частота качания лап, с-1
Погрузочные нагребающие лапы
Объем породы, м3, транспортируемый лапой за
один ход качания
V л 0 ,5 B з d т hгр
B з - ширина передней кромки плиты стола грузчика, м;
d m - расстояние между траекториями движения лап,
hг р
которое ориентировочно равно диаметру ведущих
дисков, м;
- средняя высота слоя нагребаемой породы, которая
принимается равной (1,0...2,0) высоты нагребающей
лапы, м;
Погрузочные нагребающие лапы
Работа (Дж), совершаемая лапой за одно качание,
определяется суммированием работ на отрыв породы от штабеля,
перемещения её по плите стола грузчика и подъёма на высоту разгрузки
на передаточный конвейер
Aл W р k ш G hп f п
W - сопротивление отрыву породы от штабеля, Н;
р - путь, проходимый лапой при отделении породы от
штабеля, м;
k ш = 2 - коэффициент заштыбовки;
G - вес породы, перемещаемый лапой, Н;
h п - высота погрузки на передаточный конвейер, м;
f - коэффициент трения породы по плите грузчика;
- путь, проходимый породой по плите грузчика, м.
п
Погрузочные нагребающие лапы
Сопротивление отрыву породы от штабеля, Н
W в kв
- длина внедряющейся в штабель кромки
лапы,
м;
в
k-вудельное сопротивление внедрения лапы, Н/м.
Погрузочные нагребающие лапы
Вес породы, перемещаемый лапой, Н:
G Vл g
g
- насыпная плотность породы, т/м3;
- ускорение свободного падения, м/с2.
Погрузочные нагребающие лапы
Мощность привода лапы, кВт
Nл
Aл n
- КПД привода лапы
Slide 7
Доцент Кухарь В.Ю.
кафедра горных машин и
инжиниринга, ГВУЗ "НГУ"
Курс
Технология и оборудование
горного производства
Лекция 10
ОРГАНЫ ПОГРУЗКИ ГОРНЫХ КОМБАЙНОВ
Механизированная погрузка отбитой горной
массы производится при выемке пологих и
наклонных (до 35) пластов и проходке
горизонтальных и наклонных выработок.
При выемке крутых пластов и проходке
восстающих выработок транспортирование
отбитой горной массы от органа разрушения
производится самотеком под действием сил
гравитации.
Механическая погрузка отбитой горной массы
представляет собой две технологические
операции:
- зачерпывание разрушенной горной массы
- транспортирование ее к месту погрузки
(на лавовый или штрековый конвейер,
вагонетки или другие транспортные средства).
У современных очистных комбайнов
операции зачерпывания и транспортировки
совмещены и реализованы в конструкции
самого органа разрушения.
Такое совмещение функций в одном органе
упрощает конструкцию, уменьшает габариты
очистного комбайна и обеспечивает его работу
при минимальном обнажении кровли.
У проходческих комбайнов совмещение
операций зачерпывания и транспортировки
практически невозможно.
Зачерпывающая часть у этих комбайнов
осуществляет захват отбитой породы из
штабеля и производит погрузку ее на
передаточный конвейер (скребковый или
ленточный), который располагается вдоль
продольной оси комбайна, является второй
частью погрузочного органа и транспортирует
породу до перегружателя, штрекового
конвейера или вагонетки.
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- обеспечивать максимальную производительность
комбайна в конкретных условиях эксплуатации, то
есть должно обеспечиваться условие
Q гр Q к
Q гр Q к
Q гр (2...3)Q
когда поток поступающей на погрузку
отбитой породы постоянен
(буровые проходческие комбайны)
к
когда возможно внезапное
увеличение объема погружаемой
породы
(стреловые проходческие комбайны)
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- производить погрузку отбитой горной массы без
большого просыпания по всему фронту работы
органа разрушения с эффективной зачисткой почвы;
- не переизмельчать транспортируемую породу;
- обеспечивать дополнительное разрушение
нетранспортабельных кусков;
- иметь минимальную энергоемкость процесса
погрузки;
Требования, предъявляемые к органам погрузки
-не вызывать повышенного пылеобразования;
- обеспечивать возможность самозарубки очистного
комбайна в пласт;
- быть простым по устройству, легким и удобным в
монтаже и демонтаже;
- иметь минимальные габаритные размеры и массу
при высокой эксплуатационной надежности
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по характеру взаимодействия с погружаемой горной
массой
статические, не имеющие
специального привода
активные, имеющие
специальный привод и
конструктивные элементы
для дробления негабаритных
кусков породы и
перемещения разрушенной
горной массы
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с вертикально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с горизонтально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
шнековые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
барабанные
с вертикальной осью вращения
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
лемехо-отвальные
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
ковшовые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
загребающие
лапы
загребающие
звезды
Скребковые органы погрузки
Ранее широко использовались на
широкозахватных очистных комбайнах и первых
серийных отечественных стреловых
проходческих комбайнах
Широкозахватный очистной комбайн
«Донбасс»
Стреловой проходческий комбайн
ПК3М
Скребковые органы погрузки
В настоящее время скребковые органы погрузки
применяются на проходческих комбайнах
Машина поддирочно-погрузочная
МПР
Стреловой проходческий комбайн
КПЛ
Скребковые органы погрузки
Недостатки:
- значительное переизмельчение угля и
пылеобразование;
- низкий механический КПД и интенсивный износ
элементов направляющих ручьев бара и самой
цепи;
- значительные габаритные размеры и масса;
ограниченные возможности по погрузке
крупнокусковой крепкой породы
Шнековые органы погрузки
Совмещают в себе одновременно функцию
разрушения пласта и погрузки разрушенной
массы на забойный конвейер
Узкозахватный очистной комбайн
К-500
Проходческо-очистной комбайн
Урал-10А
Шнековые органы погрузки
Достоинства:
достаточно простая конструкция;
относительно высокий механический КПД;
повышенная прочность и долговечность
Шнековые органы погрузки
Производительность (м3/с) шнекового органа
разрушения по погрузке:
'
n 2
ш
2
D ш d ш S
Qш
N з и
4
cos ш
n - частота вращения шнека, с-1;
наружный диаметр шнека, м;
d ш - диаметр ступицы шнека, м;
'
S - шаг спирали шнека, м;
ш - толщина лопасти шнека, м;
ш - угол подъема лопасти шнека;
N з - число заходов шнека;
и - коэффициент использования сечения шнека на
выходе.
Dш -
Шнековые органы погрузки
Частота вращения шнекового органа разрушения по
условию отсутствия заштыбовки должна быть
больше критической его частоты вращения, с-1:
n кр
4 В з V пр Н р k 1 Н 0
2
Dш
2
dш
'
ш
S
N з
cos ш
и
В з - ширина захвата органа разрушения, м;
V пр
Нр
k1
- расчетная скорость подачи комбайна, м/с;
- расчетная мощность пласта, м;
- коэффициент, учитывающий часть угля,
подлежащего погрузке
Шнековые органы погрузки
Производительность шнека по погрузке
увеличивается в 1,5 - 2,0 раза с применением
зачистных щитков, которые удерживают отбитый
уголь в зоне шнека.
Шнековые органы погрузки
Сила сопротивления погрузке породы для
шнекового органа разрушения, Н
при работе без подпорного щитка Fпогр 100 h об
при работе с подпорным щитком Fпогр 350 hоб
подача за один оборот шнека
h об
100 V пр
n
Шнековые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку шнеком,
определяется из выражения, кВт
Pпогр
F погр D и n
60 1000
Лемехо-отвальные органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
повышенная прочность и долговечность;
не измельчают отбитый уголь;
не поднимают пыли
Недостатки:
значительные тяговые усилия для
перемещения вдоль забоя
Лемехо-отвальные органы погрузки
В настоящее время лемехо-отвальные
погрузочные органы применяются только в
стругах.
Это позволяет совмещать в одной конструкции
функции отделения угля от массива и его
погрузки на забойный конвейер
Лемехо-отвальные органы погрузки
Производительность (т/с) лемехо-отвального органа
по погрузке:
Q гр H р h V с
H р - расчетная мощность пласта, м;
h - толщина снимаемой стругом стружки, м;
V с - скорость перемещения струга вдоль лавы, м/с;
- плотность угля, т/м3.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Результирующая сила погрузки угля стругом, Н
Fп F1 F2 F3 F4 F5
F1 - сила внедрения погрузочной поверхности струга в
F2
F3
F4
F5
штабель угля, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга до уровня высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга выше высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля на конвейер, Н;
- сила сопротивления внутреннему трению в
штабеле угля перед стругом, Н.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку лемехом
струга, кВт
Pпогр
Vп
Fп V п
60 1000
- скорость перемещения струга, м/мин;
Ковшовые органы погрузки
Применяются на буровых проходческих комбайнах с
роторными или планетарными органами
разрушения
Проходческий комплекс Союз – 19
Комбайн проходческий ПК-8МА
Ковшовые органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
высокая надежность и долговечность,
повышенный механический КПД,
отсутствие своего отдельного привода
Недостатки:
существенное снижение производительности
при погрузке влажной горной массы (склонной к
налипанию);
частота вращения ковшей ограничена
возможностью их разгрузки в верхнем
положении
Ковшовые органы погрузки
Производительность (м3/с) ковшового органа по
погрузке:
Q гр V к i n
V к - емкость ковша, м3;
i - число ковшей;
n - частота вращения ковшей, мин-1;
=0,1-0,15 - коэффициент заполнения ковшей
Ковшовые органы погрузки
Критическая частота вращения ротора с учетом сил
трения породы о стенки ковша, мин-1
n кр
30
g 1 f
R
g - ускорение свободного падения, м/с2;
R - радиус луча, на котором крепится ковш, м;
f = 0,3-0,4 - коэффициент трения породы о стенки ковша
Ковшовые органы погрузки
Окружное усилие на ковше при зачерпывании
горной массы из штабеля, Н
P
k V к
k -удельное сопротивление породы зачерпыванию
(0,1...0,2 МПа);
- длина пути зачерпывания, м;
V к - ёмкость ковша, м3
Ковшовые органы погрузки
Мощность, расходуемая на зачерпывание горной
массы, кВт
Nз
P in
60000
Ковшовые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на подъем горной массы
породы на высоту разгрузки
(диаметр проходимой выработки), кВт
Np
Vк i n g D
60000
- насыпная плотность породы в ковше, т/м3;
g
- ускорение свободного падения, м/с2;
D - диаметр проходимой выработки, м
Ковшовые органы погрузки
Суммарная мощность привода ковшового грузчика,
кВт
N кг N з N п
V к i n k g D
60000
Погрузочные нагребающие лапы
Применяются на стреловых проходческих
комбайнах и буропогрузочных и погрузочных
машинах
Машина буропогрузочная БПР
Погрузочные нагребающие лапы
Достоинства:
обеспечивают хорошую погрузку крупнокусковой
скальной горной породы;
обеспечивают достаточно высокую
производительность;
имеют относительно простую конструкцию;
имеют удовлетворительную надежность
Погрузочные нагребающие лапы
Технологический цикл погрузки нагребающими
лапами состоит из следующих операций:
- внедрение лапы в штабель породы;
- зачерпывание породы;
- перемещение породы по наклонной плите грузчика
до передаточного конвейера;
- холостое движение лапы
Погрузочные нагребающие лапы
Производительность (м3/с) нагребающей лапы по
погрузке:
Qл Vл z n
V л - объем горной массы, транспортируемый лапой за
один ход качания, м3;
z - число нагребающих лап;
n - частота качания лап, с-1
Погрузочные нагребающие лапы
Объем породы, м3, транспортируемый лапой за
один ход качания
V л 0 ,5 B з d т hгр
B з - ширина передней кромки плиты стола грузчика, м;
d m - расстояние между траекториями движения лап,
hг р
которое ориентировочно равно диаметру ведущих
дисков, м;
- средняя высота слоя нагребаемой породы, которая
принимается равной (1,0...2,0) высоты нагребающей
лапы, м;
Погрузочные нагребающие лапы
Работа (Дж), совершаемая лапой за одно качание,
определяется суммированием работ на отрыв породы от штабеля,
перемещения её по плите стола грузчика и подъёма на высоту разгрузки
на передаточный конвейер
Aл W р k ш G hп f п
W - сопротивление отрыву породы от штабеля, Н;
р - путь, проходимый лапой при отделении породы от
штабеля, м;
k ш = 2 - коэффициент заштыбовки;
G - вес породы, перемещаемый лапой, Н;
h п - высота погрузки на передаточный конвейер, м;
f - коэффициент трения породы по плите грузчика;
- путь, проходимый породой по плите грузчика, м.
п
Погрузочные нагребающие лапы
Сопротивление отрыву породы от штабеля, Н
W в kв
- длина внедряющейся в штабель кромки
лапы,
м;
в
k-вудельное сопротивление внедрения лапы, Н/м.
Погрузочные нагребающие лапы
Вес породы, перемещаемый лапой, Н:
G Vл g
g
- насыпная плотность породы, т/м3;
- ускорение свободного падения, м/с2.
Погрузочные нагребающие лапы
Мощность привода лапы, кВт
Nл
Aл n
- КПД привода лапы
Slide 8
Доцент Кухарь В.Ю.
кафедра горных машин и
инжиниринга, ГВУЗ "НГУ"
Курс
Технология и оборудование
горного производства
Лекция 10
ОРГАНЫ ПОГРУЗКИ ГОРНЫХ КОМБАЙНОВ
Механизированная погрузка отбитой горной
массы производится при выемке пологих и
наклонных (до 35) пластов и проходке
горизонтальных и наклонных выработок.
При выемке крутых пластов и проходке
восстающих выработок транспортирование
отбитой горной массы от органа разрушения
производится самотеком под действием сил
гравитации.
Механическая погрузка отбитой горной массы
представляет собой две технологические
операции:
- зачерпывание разрушенной горной массы
- транспортирование ее к месту погрузки
(на лавовый или штрековый конвейер,
вагонетки или другие транспортные средства).
У современных очистных комбайнов
операции зачерпывания и транспортировки
совмещены и реализованы в конструкции
самого органа разрушения.
Такое совмещение функций в одном органе
упрощает конструкцию, уменьшает габариты
очистного комбайна и обеспечивает его работу
при минимальном обнажении кровли.
У проходческих комбайнов совмещение
операций зачерпывания и транспортировки
практически невозможно.
Зачерпывающая часть у этих комбайнов
осуществляет захват отбитой породы из
штабеля и производит погрузку ее на
передаточный конвейер (скребковый или
ленточный), который располагается вдоль
продольной оси комбайна, является второй
частью погрузочного органа и транспортирует
породу до перегружателя, штрекового
конвейера или вагонетки.
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- обеспечивать максимальную производительность
комбайна в конкретных условиях эксплуатации, то
есть должно обеспечиваться условие
Q гр Q к
Q гр Q к
Q гр (2...3)Q
когда поток поступающей на погрузку
отбитой породы постоянен
(буровые проходческие комбайны)
к
когда возможно внезапное
увеличение объема погружаемой
породы
(стреловые проходческие комбайны)
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- производить погрузку отбитой горной массы без
большого просыпания по всему фронту работы
органа разрушения с эффективной зачисткой почвы;
- не переизмельчать транспортируемую породу;
- обеспечивать дополнительное разрушение
нетранспортабельных кусков;
- иметь минимальную энергоемкость процесса
погрузки;
Требования, предъявляемые к органам погрузки
-не вызывать повышенного пылеобразования;
- обеспечивать возможность самозарубки очистного
комбайна в пласт;
- быть простым по устройству, легким и удобным в
монтаже и демонтаже;
- иметь минимальные габаритные размеры и массу
при высокой эксплуатационной надежности
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по характеру взаимодействия с погружаемой горной
массой
статические, не имеющие
специального привода
активные, имеющие
специальный привод и
конструктивные элементы
для дробления негабаритных
кусков породы и
перемещения разрушенной
горной массы
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с вертикально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с горизонтально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
шнековые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
барабанные
с вертикальной осью вращения
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
лемехо-отвальные
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
ковшовые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
загребающие
лапы
загребающие
звезды
Скребковые органы погрузки
Ранее широко использовались на
широкозахватных очистных комбайнах и первых
серийных отечественных стреловых
проходческих комбайнах
Широкозахватный очистной комбайн
«Донбасс»
Стреловой проходческий комбайн
ПК3М
Скребковые органы погрузки
В настоящее время скребковые органы погрузки
применяются на проходческих комбайнах
Машина поддирочно-погрузочная
МПР
Стреловой проходческий комбайн
КПЛ
Скребковые органы погрузки
Недостатки:
- значительное переизмельчение угля и
пылеобразование;
- низкий механический КПД и интенсивный износ
элементов направляющих ручьев бара и самой
цепи;
- значительные габаритные размеры и масса;
ограниченные возможности по погрузке
крупнокусковой крепкой породы
Шнековые органы погрузки
Совмещают в себе одновременно функцию
разрушения пласта и погрузки разрушенной
массы на забойный конвейер
Узкозахватный очистной комбайн
К-500
Проходческо-очистной комбайн
Урал-10А
Шнековые органы погрузки
Достоинства:
достаточно простая конструкция;
относительно высокий механический КПД;
повышенная прочность и долговечность
Шнековые органы погрузки
Производительность (м3/с) шнекового органа
разрушения по погрузке:
'
n 2
ш
2
D ш d ш S
Qш
N з и
4
cos ш
n - частота вращения шнека, с-1;
наружный диаметр шнека, м;
d ш - диаметр ступицы шнека, м;
'
S - шаг спирали шнека, м;
ш - толщина лопасти шнека, м;
ш - угол подъема лопасти шнека;
N з - число заходов шнека;
и - коэффициент использования сечения шнека на
выходе.
Dш -
Шнековые органы погрузки
Частота вращения шнекового органа разрушения по
условию отсутствия заштыбовки должна быть
больше критической его частоты вращения, с-1:
n кр
4 В з V пр Н р k 1 Н 0
2
Dш
2
dш
'
ш
S
N з
cos ш
и
В з - ширина захвата органа разрушения, м;
V пр
Нр
k1
- расчетная скорость подачи комбайна, м/с;
- расчетная мощность пласта, м;
- коэффициент, учитывающий часть угля,
подлежащего погрузке
Шнековые органы погрузки
Производительность шнека по погрузке
увеличивается в 1,5 - 2,0 раза с применением
зачистных щитков, которые удерживают отбитый
уголь в зоне шнека.
Шнековые органы погрузки
Сила сопротивления погрузке породы для
шнекового органа разрушения, Н
при работе без подпорного щитка Fпогр 100 h об
при работе с подпорным щитком Fпогр 350 hоб
подача за один оборот шнека
h об
100 V пр
n
Шнековые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку шнеком,
определяется из выражения, кВт
Pпогр
F погр D и n
60 1000
Лемехо-отвальные органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
повышенная прочность и долговечность;
не измельчают отбитый уголь;
не поднимают пыли
Недостатки:
значительные тяговые усилия для
перемещения вдоль забоя
Лемехо-отвальные органы погрузки
В настоящее время лемехо-отвальные
погрузочные органы применяются только в
стругах.
Это позволяет совмещать в одной конструкции
функции отделения угля от массива и его
погрузки на забойный конвейер
Лемехо-отвальные органы погрузки
Производительность (т/с) лемехо-отвального органа
по погрузке:
Q гр H р h V с
H р - расчетная мощность пласта, м;
h - толщина снимаемой стругом стружки, м;
V с - скорость перемещения струга вдоль лавы, м/с;
- плотность угля, т/м3.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Результирующая сила погрузки угля стругом, Н
Fп F1 F2 F3 F4 F5
F1 - сила внедрения погрузочной поверхности струга в
F2
F3
F4
F5
штабель угля, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга до уровня высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга выше высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля на конвейер, Н;
- сила сопротивления внутреннему трению в
штабеле угля перед стругом, Н.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку лемехом
струга, кВт
Pпогр
Vп
Fп V п
60 1000
- скорость перемещения струга, м/мин;
Ковшовые органы погрузки
Применяются на буровых проходческих комбайнах с
роторными или планетарными органами
разрушения
Проходческий комплекс Союз – 19
Комбайн проходческий ПК-8МА
Ковшовые органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
высокая надежность и долговечность,
повышенный механический КПД,
отсутствие своего отдельного привода
Недостатки:
существенное снижение производительности
при погрузке влажной горной массы (склонной к
налипанию);
частота вращения ковшей ограничена
возможностью их разгрузки в верхнем
положении
Ковшовые органы погрузки
Производительность (м3/с) ковшового органа по
погрузке:
Q гр V к i n
V к - емкость ковша, м3;
i - число ковшей;
n - частота вращения ковшей, мин-1;
=0,1-0,15 - коэффициент заполнения ковшей
Ковшовые органы погрузки
Критическая частота вращения ротора с учетом сил
трения породы о стенки ковша, мин-1
n кр
30
g 1 f
R
g - ускорение свободного падения, м/с2;
R - радиус луча, на котором крепится ковш, м;
f = 0,3-0,4 - коэффициент трения породы о стенки ковша
Ковшовые органы погрузки
Окружное усилие на ковше при зачерпывании
горной массы из штабеля, Н
P
k V к
k -удельное сопротивление породы зачерпыванию
(0,1...0,2 МПа);
- длина пути зачерпывания, м;
V к - ёмкость ковша, м3
Ковшовые органы погрузки
Мощность, расходуемая на зачерпывание горной
массы, кВт
Nз
P in
60000
Ковшовые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на подъем горной массы
породы на высоту разгрузки
(диаметр проходимой выработки), кВт
Np
Vк i n g D
60000
- насыпная плотность породы в ковше, т/м3;
g
- ускорение свободного падения, м/с2;
D - диаметр проходимой выработки, м
Ковшовые органы погрузки
Суммарная мощность привода ковшового грузчика,
кВт
N кг N з N п
V к i n k g D
60000
Погрузочные нагребающие лапы
Применяются на стреловых проходческих
комбайнах и буропогрузочных и погрузочных
машинах
Машина буропогрузочная БПР
Погрузочные нагребающие лапы
Достоинства:
обеспечивают хорошую погрузку крупнокусковой
скальной горной породы;
обеспечивают достаточно высокую
производительность;
имеют относительно простую конструкцию;
имеют удовлетворительную надежность
Погрузочные нагребающие лапы
Технологический цикл погрузки нагребающими
лапами состоит из следующих операций:
- внедрение лапы в штабель породы;
- зачерпывание породы;
- перемещение породы по наклонной плите грузчика
до передаточного конвейера;
- холостое движение лапы
Погрузочные нагребающие лапы
Производительность (м3/с) нагребающей лапы по
погрузке:
Qл Vл z n
V л - объем горной массы, транспортируемый лапой за
один ход качания, м3;
z - число нагребающих лап;
n - частота качания лап, с-1
Погрузочные нагребающие лапы
Объем породы, м3, транспортируемый лапой за
один ход качания
V л 0 ,5 B з d т hгр
B з - ширина передней кромки плиты стола грузчика, м;
d m - расстояние между траекториями движения лап,
hг р
которое ориентировочно равно диаметру ведущих
дисков, м;
- средняя высота слоя нагребаемой породы, которая
принимается равной (1,0...2,0) высоты нагребающей
лапы, м;
Погрузочные нагребающие лапы
Работа (Дж), совершаемая лапой за одно качание,
определяется суммированием работ на отрыв породы от штабеля,
перемещения её по плите стола грузчика и подъёма на высоту разгрузки
на передаточный конвейер
Aл W р k ш G hп f п
W - сопротивление отрыву породы от штабеля, Н;
р - путь, проходимый лапой при отделении породы от
штабеля, м;
k ш = 2 - коэффициент заштыбовки;
G - вес породы, перемещаемый лапой, Н;
h п - высота погрузки на передаточный конвейер, м;
f - коэффициент трения породы по плите грузчика;
- путь, проходимый породой по плите грузчика, м.
п
Погрузочные нагребающие лапы
Сопротивление отрыву породы от штабеля, Н
W в kв
- длина внедряющейся в штабель кромки
лапы,
м;
в
k-вудельное сопротивление внедрения лапы, Н/м.
Погрузочные нагребающие лапы
Вес породы, перемещаемый лапой, Н:
G Vл g
g
- насыпная плотность породы, т/м3;
- ускорение свободного падения, м/с2.
Погрузочные нагребающие лапы
Мощность привода лапы, кВт
Nл
Aл n
- КПД привода лапы
Slide 9
Доцент Кухарь В.Ю.
кафедра горных машин и
инжиниринга, ГВУЗ "НГУ"
Курс
Технология и оборудование
горного производства
Лекция 10
ОРГАНЫ ПОГРУЗКИ ГОРНЫХ КОМБАЙНОВ
Механизированная погрузка отбитой горной
массы производится при выемке пологих и
наклонных (до 35) пластов и проходке
горизонтальных и наклонных выработок.
При выемке крутых пластов и проходке
восстающих выработок транспортирование
отбитой горной массы от органа разрушения
производится самотеком под действием сил
гравитации.
Механическая погрузка отбитой горной массы
представляет собой две технологические
операции:
- зачерпывание разрушенной горной массы
- транспортирование ее к месту погрузки
(на лавовый или штрековый конвейер,
вагонетки или другие транспортные средства).
У современных очистных комбайнов
операции зачерпывания и транспортировки
совмещены и реализованы в конструкции
самого органа разрушения.
Такое совмещение функций в одном органе
упрощает конструкцию, уменьшает габариты
очистного комбайна и обеспечивает его работу
при минимальном обнажении кровли.
У проходческих комбайнов совмещение
операций зачерпывания и транспортировки
практически невозможно.
Зачерпывающая часть у этих комбайнов
осуществляет захват отбитой породы из
штабеля и производит погрузку ее на
передаточный конвейер (скребковый или
ленточный), который располагается вдоль
продольной оси комбайна, является второй
частью погрузочного органа и транспортирует
породу до перегружателя, штрекового
конвейера или вагонетки.
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- обеспечивать максимальную производительность
комбайна в конкретных условиях эксплуатации, то
есть должно обеспечиваться условие
Q гр Q к
Q гр Q к
Q гр (2...3)Q
когда поток поступающей на погрузку
отбитой породы постоянен
(буровые проходческие комбайны)
к
когда возможно внезапное
увеличение объема погружаемой
породы
(стреловые проходческие комбайны)
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- производить погрузку отбитой горной массы без
большого просыпания по всему фронту работы
органа разрушения с эффективной зачисткой почвы;
- не переизмельчать транспортируемую породу;
- обеспечивать дополнительное разрушение
нетранспортабельных кусков;
- иметь минимальную энергоемкость процесса
погрузки;
Требования, предъявляемые к органам погрузки
-не вызывать повышенного пылеобразования;
- обеспечивать возможность самозарубки очистного
комбайна в пласт;
- быть простым по устройству, легким и удобным в
монтаже и демонтаже;
- иметь минимальные габаритные размеры и массу
при высокой эксплуатационной надежности
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по характеру взаимодействия с погружаемой горной
массой
статические, не имеющие
специального привода
активные, имеющие
специальный привод и
конструктивные элементы
для дробления негабаритных
кусков породы и
перемещения разрушенной
горной массы
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с вертикально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с горизонтально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
шнековые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
барабанные
с вертикальной осью вращения
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
лемехо-отвальные
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
ковшовые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
загребающие
лапы
загребающие
звезды
Скребковые органы погрузки
Ранее широко использовались на
широкозахватных очистных комбайнах и первых
серийных отечественных стреловых
проходческих комбайнах
Широкозахватный очистной комбайн
«Донбасс»
Стреловой проходческий комбайн
ПК3М
Скребковые органы погрузки
В настоящее время скребковые органы погрузки
применяются на проходческих комбайнах
Машина поддирочно-погрузочная
МПР
Стреловой проходческий комбайн
КПЛ
Скребковые органы погрузки
Недостатки:
- значительное переизмельчение угля и
пылеобразование;
- низкий механический КПД и интенсивный износ
элементов направляющих ручьев бара и самой
цепи;
- значительные габаритные размеры и масса;
ограниченные возможности по погрузке
крупнокусковой крепкой породы
Шнековые органы погрузки
Совмещают в себе одновременно функцию
разрушения пласта и погрузки разрушенной
массы на забойный конвейер
Узкозахватный очистной комбайн
К-500
Проходческо-очистной комбайн
Урал-10А
Шнековые органы погрузки
Достоинства:
достаточно простая конструкция;
относительно высокий механический КПД;
повышенная прочность и долговечность
Шнековые органы погрузки
Производительность (м3/с) шнекового органа
разрушения по погрузке:
'
n 2
ш
2
D ш d ш S
Qш
N з и
4
cos ш
n - частота вращения шнека, с-1;
наружный диаметр шнека, м;
d ш - диаметр ступицы шнека, м;
'
S - шаг спирали шнека, м;
ш - толщина лопасти шнека, м;
ш - угол подъема лопасти шнека;
N з - число заходов шнека;
и - коэффициент использования сечения шнека на
выходе.
Dш -
Шнековые органы погрузки
Частота вращения шнекового органа разрушения по
условию отсутствия заштыбовки должна быть
больше критической его частоты вращения, с-1:
n кр
4 В з V пр Н р k 1 Н 0
2
Dш
2
dш
'
ш
S
N з
cos ш
и
В з - ширина захвата органа разрушения, м;
V пр
Нр
k1
- расчетная скорость подачи комбайна, м/с;
- расчетная мощность пласта, м;
- коэффициент, учитывающий часть угля,
подлежащего погрузке
Шнековые органы погрузки
Производительность шнека по погрузке
увеличивается в 1,5 - 2,0 раза с применением
зачистных щитков, которые удерживают отбитый
уголь в зоне шнека.
Шнековые органы погрузки
Сила сопротивления погрузке породы для
шнекового органа разрушения, Н
при работе без подпорного щитка Fпогр 100 h об
при работе с подпорным щитком Fпогр 350 hоб
подача за один оборот шнека
h об
100 V пр
n
Шнековые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку шнеком,
определяется из выражения, кВт
Pпогр
F погр D и n
60 1000
Лемехо-отвальные органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
повышенная прочность и долговечность;
не измельчают отбитый уголь;
не поднимают пыли
Недостатки:
значительные тяговые усилия для
перемещения вдоль забоя
Лемехо-отвальные органы погрузки
В настоящее время лемехо-отвальные
погрузочные органы применяются только в
стругах.
Это позволяет совмещать в одной конструкции
функции отделения угля от массива и его
погрузки на забойный конвейер
Лемехо-отвальные органы погрузки
Производительность (т/с) лемехо-отвального органа
по погрузке:
Q гр H р h V с
H р - расчетная мощность пласта, м;
h - толщина снимаемой стругом стружки, м;
V с - скорость перемещения струга вдоль лавы, м/с;
- плотность угля, т/м3.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Результирующая сила погрузки угля стругом, Н
Fп F1 F2 F3 F4 F5
F1 - сила внедрения погрузочной поверхности струга в
F2
F3
F4
F5
штабель угля, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга до уровня высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга выше высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля на конвейер, Н;
- сила сопротивления внутреннему трению в
штабеле угля перед стругом, Н.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку лемехом
струга, кВт
Pпогр
Vп
Fп V п
60 1000
- скорость перемещения струга, м/мин;
Ковшовые органы погрузки
Применяются на буровых проходческих комбайнах с
роторными или планетарными органами
разрушения
Проходческий комплекс Союз – 19
Комбайн проходческий ПК-8МА
Ковшовые органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
высокая надежность и долговечность,
повышенный механический КПД,
отсутствие своего отдельного привода
Недостатки:
существенное снижение производительности
при погрузке влажной горной массы (склонной к
налипанию);
частота вращения ковшей ограничена
возможностью их разгрузки в верхнем
положении
Ковшовые органы погрузки
Производительность (м3/с) ковшового органа по
погрузке:
Q гр V к i n
V к - емкость ковша, м3;
i - число ковшей;
n - частота вращения ковшей, мин-1;
=0,1-0,15 - коэффициент заполнения ковшей
Ковшовые органы погрузки
Критическая частота вращения ротора с учетом сил
трения породы о стенки ковша, мин-1
n кр
30
g 1 f
R
g - ускорение свободного падения, м/с2;
R - радиус луча, на котором крепится ковш, м;
f = 0,3-0,4 - коэффициент трения породы о стенки ковша
Ковшовые органы погрузки
Окружное усилие на ковше при зачерпывании
горной массы из штабеля, Н
P
k V к
k -удельное сопротивление породы зачерпыванию
(0,1...0,2 МПа);
- длина пути зачерпывания, м;
V к - ёмкость ковша, м3
Ковшовые органы погрузки
Мощность, расходуемая на зачерпывание горной
массы, кВт
Nз
P in
60000
Ковшовые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на подъем горной массы
породы на высоту разгрузки
(диаметр проходимой выработки), кВт
Np
Vк i n g D
60000
- насыпная плотность породы в ковше, т/м3;
g
- ускорение свободного падения, м/с2;
D - диаметр проходимой выработки, м
Ковшовые органы погрузки
Суммарная мощность привода ковшового грузчика,
кВт
N кг N з N п
V к i n k g D
60000
Погрузочные нагребающие лапы
Применяются на стреловых проходческих
комбайнах и буропогрузочных и погрузочных
машинах
Машина буропогрузочная БПР
Погрузочные нагребающие лапы
Достоинства:
обеспечивают хорошую погрузку крупнокусковой
скальной горной породы;
обеспечивают достаточно высокую
производительность;
имеют относительно простую конструкцию;
имеют удовлетворительную надежность
Погрузочные нагребающие лапы
Технологический цикл погрузки нагребающими
лапами состоит из следующих операций:
- внедрение лапы в штабель породы;
- зачерпывание породы;
- перемещение породы по наклонной плите грузчика
до передаточного конвейера;
- холостое движение лапы
Погрузочные нагребающие лапы
Производительность (м3/с) нагребающей лапы по
погрузке:
Qл Vл z n
V л - объем горной массы, транспортируемый лапой за
один ход качания, м3;
z - число нагребающих лап;
n - частота качания лап, с-1
Погрузочные нагребающие лапы
Объем породы, м3, транспортируемый лапой за
один ход качания
V л 0 ,5 B з d т hгр
B з - ширина передней кромки плиты стола грузчика, м;
d m - расстояние между траекториями движения лап,
hг р
которое ориентировочно равно диаметру ведущих
дисков, м;
- средняя высота слоя нагребаемой породы, которая
принимается равной (1,0...2,0) высоты нагребающей
лапы, м;
Погрузочные нагребающие лапы
Работа (Дж), совершаемая лапой за одно качание,
определяется суммированием работ на отрыв породы от штабеля,
перемещения её по плите стола грузчика и подъёма на высоту разгрузки
на передаточный конвейер
Aл W р k ш G hп f п
W - сопротивление отрыву породы от штабеля, Н;
р - путь, проходимый лапой при отделении породы от
штабеля, м;
k ш = 2 - коэффициент заштыбовки;
G - вес породы, перемещаемый лапой, Н;
h п - высота погрузки на передаточный конвейер, м;
f - коэффициент трения породы по плите грузчика;
- путь, проходимый породой по плите грузчика, м.
п
Погрузочные нагребающие лапы
Сопротивление отрыву породы от штабеля, Н
W в kв
- длина внедряющейся в штабель кромки
лапы,
м;
в
k-вудельное сопротивление внедрения лапы, Н/м.
Погрузочные нагребающие лапы
Вес породы, перемещаемый лапой, Н:
G Vл g
g
- насыпная плотность породы, т/м3;
- ускорение свободного падения, м/с2.
Погрузочные нагребающие лапы
Мощность привода лапы, кВт
Nл
Aл n
- КПД привода лапы
Slide 10
Доцент Кухарь В.Ю.
кафедра горных машин и
инжиниринга, ГВУЗ "НГУ"
Курс
Технология и оборудование
горного производства
Лекция 10
ОРГАНЫ ПОГРУЗКИ ГОРНЫХ КОМБАЙНОВ
Механизированная погрузка отбитой горной
массы производится при выемке пологих и
наклонных (до 35) пластов и проходке
горизонтальных и наклонных выработок.
При выемке крутых пластов и проходке
восстающих выработок транспортирование
отбитой горной массы от органа разрушения
производится самотеком под действием сил
гравитации.
Механическая погрузка отбитой горной массы
представляет собой две технологические
операции:
- зачерпывание разрушенной горной массы
- транспортирование ее к месту погрузки
(на лавовый или штрековый конвейер,
вагонетки или другие транспортные средства).
У современных очистных комбайнов
операции зачерпывания и транспортировки
совмещены и реализованы в конструкции
самого органа разрушения.
Такое совмещение функций в одном органе
упрощает конструкцию, уменьшает габариты
очистного комбайна и обеспечивает его работу
при минимальном обнажении кровли.
У проходческих комбайнов совмещение
операций зачерпывания и транспортировки
практически невозможно.
Зачерпывающая часть у этих комбайнов
осуществляет захват отбитой породы из
штабеля и производит погрузку ее на
передаточный конвейер (скребковый или
ленточный), который располагается вдоль
продольной оси комбайна, является второй
частью погрузочного органа и транспортирует
породу до перегружателя, штрекового
конвейера или вагонетки.
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- обеспечивать максимальную производительность
комбайна в конкретных условиях эксплуатации, то
есть должно обеспечиваться условие
Q гр Q к
Q гр Q к
Q гр (2...3)Q
когда поток поступающей на погрузку
отбитой породы постоянен
(буровые проходческие комбайны)
к
когда возможно внезапное
увеличение объема погружаемой
породы
(стреловые проходческие комбайны)
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- производить погрузку отбитой горной массы без
большого просыпания по всему фронту работы
органа разрушения с эффективной зачисткой почвы;
- не переизмельчать транспортируемую породу;
- обеспечивать дополнительное разрушение
нетранспортабельных кусков;
- иметь минимальную энергоемкость процесса
погрузки;
Требования, предъявляемые к органам погрузки
-не вызывать повышенного пылеобразования;
- обеспечивать возможность самозарубки очистного
комбайна в пласт;
- быть простым по устройству, легким и удобным в
монтаже и демонтаже;
- иметь минимальные габаритные размеры и массу
при высокой эксплуатационной надежности
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по характеру взаимодействия с погружаемой горной
массой
статические, не имеющие
специального привода
активные, имеющие
специальный привод и
конструктивные элементы
для дробления негабаритных
кусков породы и
перемещения разрушенной
горной массы
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с вертикально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с горизонтально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
шнековые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
барабанные
с вертикальной осью вращения
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
лемехо-отвальные
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
ковшовые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
загребающие
лапы
загребающие
звезды
Скребковые органы погрузки
Ранее широко использовались на
широкозахватных очистных комбайнах и первых
серийных отечественных стреловых
проходческих комбайнах
Широкозахватный очистной комбайн
«Донбасс»
Стреловой проходческий комбайн
ПК3М
Скребковые органы погрузки
В настоящее время скребковые органы погрузки
применяются на проходческих комбайнах
Машина поддирочно-погрузочная
МПР
Стреловой проходческий комбайн
КПЛ
Скребковые органы погрузки
Недостатки:
- значительное переизмельчение угля и
пылеобразование;
- низкий механический КПД и интенсивный износ
элементов направляющих ручьев бара и самой
цепи;
- значительные габаритные размеры и масса;
ограниченные возможности по погрузке
крупнокусковой крепкой породы
Шнековые органы погрузки
Совмещают в себе одновременно функцию
разрушения пласта и погрузки разрушенной
массы на забойный конвейер
Узкозахватный очистной комбайн
К-500
Проходческо-очистной комбайн
Урал-10А
Шнековые органы погрузки
Достоинства:
достаточно простая конструкция;
относительно высокий механический КПД;
повышенная прочность и долговечность
Шнековые органы погрузки
Производительность (м3/с) шнекового органа
разрушения по погрузке:
'
n 2
ш
2
D ш d ш S
Qш
N з и
4
cos ш
n - частота вращения шнека, с-1;
наружный диаметр шнека, м;
d ш - диаметр ступицы шнека, м;
'
S - шаг спирали шнека, м;
ш - толщина лопасти шнека, м;
ш - угол подъема лопасти шнека;
N з - число заходов шнека;
и - коэффициент использования сечения шнека на
выходе.
Dш -
Шнековые органы погрузки
Частота вращения шнекового органа разрушения по
условию отсутствия заштыбовки должна быть
больше критической его частоты вращения, с-1:
n кр
4 В з V пр Н р k 1 Н 0
2
Dш
2
dш
'
ш
S
N з
cos ш
и
В з - ширина захвата органа разрушения, м;
V пр
Нр
k1
- расчетная скорость подачи комбайна, м/с;
- расчетная мощность пласта, м;
- коэффициент, учитывающий часть угля,
подлежащего погрузке
Шнековые органы погрузки
Производительность шнека по погрузке
увеличивается в 1,5 - 2,0 раза с применением
зачистных щитков, которые удерживают отбитый
уголь в зоне шнека.
Шнековые органы погрузки
Сила сопротивления погрузке породы для
шнекового органа разрушения, Н
при работе без подпорного щитка Fпогр 100 h об
при работе с подпорным щитком Fпогр 350 hоб
подача за один оборот шнека
h об
100 V пр
n
Шнековые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку шнеком,
определяется из выражения, кВт
Pпогр
F погр D и n
60 1000
Лемехо-отвальные органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
повышенная прочность и долговечность;
не измельчают отбитый уголь;
не поднимают пыли
Недостатки:
значительные тяговые усилия для
перемещения вдоль забоя
Лемехо-отвальные органы погрузки
В настоящее время лемехо-отвальные
погрузочные органы применяются только в
стругах.
Это позволяет совмещать в одной конструкции
функции отделения угля от массива и его
погрузки на забойный конвейер
Лемехо-отвальные органы погрузки
Производительность (т/с) лемехо-отвального органа
по погрузке:
Q гр H р h V с
H р - расчетная мощность пласта, м;
h - толщина снимаемой стругом стружки, м;
V с - скорость перемещения струга вдоль лавы, м/с;
- плотность угля, т/м3.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Результирующая сила погрузки угля стругом, Н
Fп F1 F2 F3 F4 F5
F1 - сила внедрения погрузочной поверхности струга в
F2
F3
F4
F5
штабель угля, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга до уровня высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга выше высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля на конвейер, Н;
- сила сопротивления внутреннему трению в
штабеле угля перед стругом, Н.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку лемехом
струга, кВт
Pпогр
Vп
Fп V п
60 1000
- скорость перемещения струга, м/мин;
Ковшовые органы погрузки
Применяются на буровых проходческих комбайнах с
роторными или планетарными органами
разрушения
Проходческий комплекс Союз – 19
Комбайн проходческий ПК-8МА
Ковшовые органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
высокая надежность и долговечность,
повышенный механический КПД,
отсутствие своего отдельного привода
Недостатки:
существенное снижение производительности
при погрузке влажной горной массы (склонной к
налипанию);
частота вращения ковшей ограничена
возможностью их разгрузки в верхнем
положении
Ковшовые органы погрузки
Производительность (м3/с) ковшового органа по
погрузке:
Q гр V к i n
V к - емкость ковша, м3;
i - число ковшей;
n - частота вращения ковшей, мин-1;
=0,1-0,15 - коэффициент заполнения ковшей
Ковшовые органы погрузки
Критическая частота вращения ротора с учетом сил
трения породы о стенки ковша, мин-1
n кр
30
g 1 f
R
g - ускорение свободного падения, м/с2;
R - радиус луча, на котором крепится ковш, м;
f = 0,3-0,4 - коэффициент трения породы о стенки ковша
Ковшовые органы погрузки
Окружное усилие на ковше при зачерпывании
горной массы из штабеля, Н
P
k V к
k -удельное сопротивление породы зачерпыванию
(0,1...0,2 МПа);
- длина пути зачерпывания, м;
V к - ёмкость ковша, м3
Ковшовые органы погрузки
Мощность, расходуемая на зачерпывание горной
массы, кВт
Nз
P in
60000
Ковшовые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на подъем горной массы
породы на высоту разгрузки
(диаметр проходимой выработки), кВт
Np
Vк i n g D
60000
- насыпная плотность породы в ковше, т/м3;
g
- ускорение свободного падения, м/с2;
D - диаметр проходимой выработки, м
Ковшовые органы погрузки
Суммарная мощность привода ковшового грузчика,
кВт
N кг N з N п
V к i n k g D
60000
Погрузочные нагребающие лапы
Применяются на стреловых проходческих
комбайнах и буропогрузочных и погрузочных
машинах
Машина буропогрузочная БПР
Погрузочные нагребающие лапы
Достоинства:
обеспечивают хорошую погрузку крупнокусковой
скальной горной породы;
обеспечивают достаточно высокую
производительность;
имеют относительно простую конструкцию;
имеют удовлетворительную надежность
Погрузочные нагребающие лапы
Технологический цикл погрузки нагребающими
лапами состоит из следующих операций:
- внедрение лапы в штабель породы;
- зачерпывание породы;
- перемещение породы по наклонной плите грузчика
до передаточного конвейера;
- холостое движение лапы
Погрузочные нагребающие лапы
Производительность (м3/с) нагребающей лапы по
погрузке:
Qл Vл z n
V л - объем горной массы, транспортируемый лапой за
один ход качания, м3;
z - число нагребающих лап;
n - частота качания лап, с-1
Погрузочные нагребающие лапы
Объем породы, м3, транспортируемый лапой за
один ход качания
V л 0 ,5 B з d т hгр
B з - ширина передней кромки плиты стола грузчика, м;
d m - расстояние между траекториями движения лап,
hг р
которое ориентировочно равно диаметру ведущих
дисков, м;
- средняя высота слоя нагребаемой породы, которая
принимается равной (1,0...2,0) высоты нагребающей
лапы, м;
Погрузочные нагребающие лапы
Работа (Дж), совершаемая лапой за одно качание,
определяется суммированием работ на отрыв породы от штабеля,
перемещения её по плите стола грузчика и подъёма на высоту разгрузки
на передаточный конвейер
Aл W р k ш G hп f п
W - сопротивление отрыву породы от штабеля, Н;
р - путь, проходимый лапой при отделении породы от
штабеля, м;
k ш = 2 - коэффициент заштыбовки;
G - вес породы, перемещаемый лапой, Н;
h п - высота погрузки на передаточный конвейер, м;
f - коэффициент трения породы по плите грузчика;
- путь, проходимый породой по плите грузчика, м.
п
Погрузочные нагребающие лапы
Сопротивление отрыву породы от штабеля, Н
W в kв
- длина внедряющейся в штабель кромки
лапы,
м;
в
k-вудельное сопротивление внедрения лапы, Н/м.
Погрузочные нагребающие лапы
Вес породы, перемещаемый лапой, Н:
G Vл g
g
- насыпная плотность породы, т/м3;
- ускорение свободного падения, м/с2.
Погрузочные нагребающие лапы
Мощность привода лапы, кВт
Nл
Aл n
- КПД привода лапы
Slide 11
Доцент Кухарь В.Ю.
кафедра горных машин и
инжиниринга, ГВУЗ "НГУ"
Курс
Технология и оборудование
горного производства
Лекция 10
ОРГАНЫ ПОГРУЗКИ ГОРНЫХ КОМБАЙНОВ
Механизированная погрузка отбитой горной
массы производится при выемке пологих и
наклонных (до 35) пластов и проходке
горизонтальных и наклонных выработок.
При выемке крутых пластов и проходке
восстающих выработок транспортирование
отбитой горной массы от органа разрушения
производится самотеком под действием сил
гравитации.
Механическая погрузка отбитой горной массы
представляет собой две технологические
операции:
- зачерпывание разрушенной горной массы
- транспортирование ее к месту погрузки
(на лавовый или штрековый конвейер,
вагонетки или другие транспортные средства).
У современных очистных комбайнов
операции зачерпывания и транспортировки
совмещены и реализованы в конструкции
самого органа разрушения.
Такое совмещение функций в одном органе
упрощает конструкцию, уменьшает габариты
очистного комбайна и обеспечивает его работу
при минимальном обнажении кровли.
У проходческих комбайнов совмещение
операций зачерпывания и транспортировки
практически невозможно.
Зачерпывающая часть у этих комбайнов
осуществляет захват отбитой породы из
штабеля и производит погрузку ее на
передаточный конвейер (скребковый или
ленточный), который располагается вдоль
продольной оси комбайна, является второй
частью погрузочного органа и транспортирует
породу до перегружателя, штрекового
конвейера или вагонетки.
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- обеспечивать максимальную производительность
комбайна в конкретных условиях эксплуатации, то
есть должно обеспечиваться условие
Q гр Q к
Q гр Q к
Q гр (2...3)Q
когда поток поступающей на погрузку
отбитой породы постоянен
(буровые проходческие комбайны)
к
когда возможно внезапное
увеличение объема погружаемой
породы
(стреловые проходческие комбайны)
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- производить погрузку отбитой горной массы без
большого просыпания по всему фронту работы
органа разрушения с эффективной зачисткой почвы;
- не переизмельчать транспортируемую породу;
- обеспечивать дополнительное разрушение
нетранспортабельных кусков;
- иметь минимальную энергоемкость процесса
погрузки;
Требования, предъявляемые к органам погрузки
-не вызывать повышенного пылеобразования;
- обеспечивать возможность самозарубки очистного
комбайна в пласт;
- быть простым по устройству, легким и удобным в
монтаже и демонтаже;
- иметь минимальные габаритные размеры и массу
при высокой эксплуатационной надежности
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по характеру взаимодействия с погружаемой горной
массой
статические, не имеющие
специального привода
активные, имеющие
специальный привод и
конструктивные элементы
для дробления негабаритных
кусков породы и
перемещения разрушенной
горной массы
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с вертикально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с горизонтально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
шнековые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
барабанные
с вертикальной осью вращения
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
лемехо-отвальные
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
ковшовые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
загребающие
лапы
загребающие
звезды
Скребковые органы погрузки
Ранее широко использовались на
широкозахватных очистных комбайнах и первых
серийных отечественных стреловых
проходческих комбайнах
Широкозахватный очистной комбайн
«Донбасс»
Стреловой проходческий комбайн
ПК3М
Скребковые органы погрузки
В настоящее время скребковые органы погрузки
применяются на проходческих комбайнах
Машина поддирочно-погрузочная
МПР
Стреловой проходческий комбайн
КПЛ
Скребковые органы погрузки
Недостатки:
- значительное переизмельчение угля и
пылеобразование;
- низкий механический КПД и интенсивный износ
элементов направляющих ручьев бара и самой
цепи;
- значительные габаритные размеры и масса;
ограниченные возможности по погрузке
крупнокусковой крепкой породы
Шнековые органы погрузки
Совмещают в себе одновременно функцию
разрушения пласта и погрузки разрушенной
массы на забойный конвейер
Узкозахватный очистной комбайн
К-500
Проходческо-очистной комбайн
Урал-10А
Шнековые органы погрузки
Достоинства:
достаточно простая конструкция;
относительно высокий механический КПД;
повышенная прочность и долговечность
Шнековые органы погрузки
Производительность (м3/с) шнекового органа
разрушения по погрузке:
'
n 2
ш
2
D ш d ш S
Qш
N з и
4
cos ш
n - частота вращения шнека, с-1;
наружный диаметр шнека, м;
d ш - диаметр ступицы шнека, м;
'
S - шаг спирали шнека, м;
ш - толщина лопасти шнека, м;
ш - угол подъема лопасти шнека;
N з - число заходов шнека;
и - коэффициент использования сечения шнека на
выходе.
Dш -
Шнековые органы погрузки
Частота вращения шнекового органа разрушения по
условию отсутствия заштыбовки должна быть
больше критической его частоты вращения, с-1:
n кр
4 В з V пр Н р k 1 Н 0
2
Dш
2
dш
'
ш
S
N з
cos ш
и
В з - ширина захвата органа разрушения, м;
V пр
Нр
k1
- расчетная скорость подачи комбайна, м/с;
- расчетная мощность пласта, м;
- коэффициент, учитывающий часть угля,
подлежащего погрузке
Шнековые органы погрузки
Производительность шнека по погрузке
увеличивается в 1,5 - 2,0 раза с применением
зачистных щитков, которые удерживают отбитый
уголь в зоне шнека.
Шнековые органы погрузки
Сила сопротивления погрузке породы для
шнекового органа разрушения, Н
при работе без подпорного щитка Fпогр 100 h об
при работе с подпорным щитком Fпогр 350 hоб
подача за один оборот шнека
h об
100 V пр
n
Шнековые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку шнеком,
определяется из выражения, кВт
Pпогр
F погр D и n
60 1000
Лемехо-отвальные органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
повышенная прочность и долговечность;
не измельчают отбитый уголь;
не поднимают пыли
Недостатки:
значительные тяговые усилия для
перемещения вдоль забоя
Лемехо-отвальные органы погрузки
В настоящее время лемехо-отвальные
погрузочные органы применяются только в
стругах.
Это позволяет совмещать в одной конструкции
функции отделения угля от массива и его
погрузки на забойный конвейер
Лемехо-отвальные органы погрузки
Производительность (т/с) лемехо-отвального органа
по погрузке:
Q гр H р h V с
H р - расчетная мощность пласта, м;
h - толщина снимаемой стругом стружки, м;
V с - скорость перемещения струга вдоль лавы, м/с;
- плотность угля, т/м3.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Результирующая сила погрузки угля стругом, Н
Fп F1 F2 F3 F4 F5
F1 - сила внедрения погрузочной поверхности струга в
F2
F3
F4
F5
штабель угля, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга до уровня высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга выше высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля на конвейер, Н;
- сила сопротивления внутреннему трению в
штабеле угля перед стругом, Н.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку лемехом
струга, кВт
Pпогр
Vп
Fп V п
60 1000
- скорость перемещения струга, м/мин;
Ковшовые органы погрузки
Применяются на буровых проходческих комбайнах с
роторными или планетарными органами
разрушения
Проходческий комплекс Союз – 19
Комбайн проходческий ПК-8МА
Ковшовые органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
высокая надежность и долговечность,
повышенный механический КПД,
отсутствие своего отдельного привода
Недостатки:
существенное снижение производительности
при погрузке влажной горной массы (склонной к
налипанию);
частота вращения ковшей ограничена
возможностью их разгрузки в верхнем
положении
Ковшовые органы погрузки
Производительность (м3/с) ковшового органа по
погрузке:
Q гр V к i n
V к - емкость ковша, м3;
i - число ковшей;
n - частота вращения ковшей, мин-1;
=0,1-0,15 - коэффициент заполнения ковшей
Ковшовые органы погрузки
Критическая частота вращения ротора с учетом сил
трения породы о стенки ковша, мин-1
n кр
30
g 1 f
R
g - ускорение свободного падения, м/с2;
R - радиус луча, на котором крепится ковш, м;
f = 0,3-0,4 - коэффициент трения породы о стенки ковша
Ковшовые органы погрузки
Окружное усилие на ковше при зачерпывании
горной массы из штабеля, Н
P
k V к
k -удельное сопротивление породы зачерпыванию
(0,1...0,2 МПа);
- длина пути зачерпывания, м;
V к - ёмкость ковша, м3
Ковшовые органы погрузки
Мощность, расходуемая на зачерпывание горной
массы, кВт
Nз
P in
60000
Ковшовые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на подъем горной массы
породы на высоту разгрузки
(диаметр проходимой выработки), кВт
Np
Vк i n g D
60000
- насыпная плотность породы в ковше, т/м3;
g
- ускорение свободного падения, м/с2;
D - диаметр проходимой выработки, м
Ковшовые органы погрузки
Суммарная мощность привода ковшового грузчика,
кВт
N кг N з N п
V к i n k g D
60000
Погрузочные нагребающие лапы
Применяются на стреловых проходческих
комбайнах и буропогрузочных и погрузочных
машинах
Машина буропогрузочная БПР
Погрузочные нагребающие лапы
Достоинства:
обеспечивают хорошую погрузку крупнокусковой
скальной горной породы;
обеспечивают достаточно высокую
производительность;
имеют относительно простую конструкцию;
имеют удовлетворительную надежность
Погрузочные нагребающие лапы
Технологический цикл погрузки нагребающими
лапами состоит из следующих операций:
- внедрение лапы в штабель породы;
- зачерпывание породы;
- перемещение породы по наклонной плите грузчика
до передаточного конвейера;
- холостое движение лапы
Погрузочные нагребающие лапы
Производительность (м3/с) нагребающей лапы по
погрузке:
Qл Vл z n
V л - объем горной массы, транспортируемый лапой за
один ход качания, м3;
z - число нагребающих лап;
n - частота качания лап, с-1
Погрузочные нагребающие лапы
Объем породы, м3, транспортируемый лапой за
один ход качания
V л 0 ,5 B з d т hгр
B з - ширина передней кромки плиты стола грузчика, м;
d m - расстояние между траекториями движения лап,
hг р
которое ориентировочно равно диаметру ведущих
дисков, м;
- средняя высота слоя нагребаемой породы, которая
принимается равной (1,0...2,0) высоты нагребающей
лапы, м;
Погрузочные нагребающие лапы
Работа (Дж), совершаемая лапой за одно качание,
определяется суммированием работ на отрыв породы от штабеля,
перемещения её по плите стола грузчика и подъёма на высоту разгрузки
на передаточный конвейер
Aл W р k ш G hп f п
W - сопротивление отрыву породы от штабеля, Н;
р - путь, проходимый лапой при отделении породы от
штабеля, м;
k ш = 2 - коэффициент заштыбовки;
G - вес породы, перемещаемый лапой, Н;
h п - высота погрузки на передаточный конвейер, м;
f - коэффициент трения породы по плите грузчика;
- путь, проходимый породой по плите грузчика, м.
п
Погрузочные нагребающие лапы
Сопротивление отрыву породы от штабеля, Н
W в kв
- длина внедряющейся в штабель кромки
лапы,
м;
в
k-вудельное сопротивление внедрения лапы, Н/м.
Погрузочные нагребающие лапы
Вес породы, перемещаемый лапой, Н:
G Vл g
g
- насыпная плотность породы, т/м3;
- ускорение свободного падения, м/с2.
Погрузочные нагребающие лапы
Мощность привода лапы, кВт
Nл
Aл n
- КПД привода лапы
Slide 12
Доцент Кухарь В.Ю.
кафедра горных машин и
инжиниринга, ГВУЗ "НГУ"
Курс
Технология и оборудование
горного производства
Лекция 10
ОРГАНЫ ПОГРУЗКИ ГОРНЫХ КОМБАЙНОВ
Механизированная погрузка отбитой горной
массы производится при выемке пологих и
наклонных (до 35) пластов и проходке
горизонтальных и наклонных выработок.
При выемке крутых пластов и проходке
восстающих выработок транспортирование
отбитой горной массы от органа разрушения
производится самотеком под действием сил
гравитации.
Механическая погрузка отбитой горной массы
представляет собой две технологические
операции:
- зачерпывание разрушенной горной массы
- транспортирование ее к месту погрузки
(на лавовый или штрековый конвейер,
вагонетки или другие транспортные средства).
У современных очистных комбайнов
операции зачерпывания и транспортировки
совмещены и реализованы в конструкции
самого органа разрушения.
Такое совмещение функций в одном органе
упрощает конструкцию, уменьшает габариты
очистного комбайна и обеспечивает его работу
при минимальном обнажении кровли.
У проходческих комбайнов совмещение
операций зачерпывания и транспортировки
практически невозможно.
Зачерпывающая часть у этих комбайнов
осуществляет захват отбитой породы из
штабеля и производит погрузку ее на
передаточный конвейер (скребковый или
ленточный), который располагается вдоль
продольной оси комбайна, является второй
частью погрузочного органа и транспортирует
породу до перегружателя, штрекового
конвейера или вагонетки.
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- обеспечивать максимальную производительность
комбайна в конкретных условиях эксплуатации, то
есть должно обеспечиваться условие
Q гр Q к
Q гр Q к
Q гр (2...3)Q
когда поток поступающей на погрузку
отбитой породы постоянен
(буровые проходческие комбайны)
к
когда возможно внезапное
увеличение объема погружаемой
породы
(стреловые проходческие комбайны)
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- производить погрузку отбитой горной массы без
большого просыпания по всему фронту работы
органа разрушения с эффективной зачисткой почвы;
- не переизмельчать транспортируемую породу;
- обеспечивать дополнительное разрушение
нетранспортабельных кусков;
- иметь минимальную энергоемкость процесса
погрузки;
Требования, предъявляемые к органам погрузки
-не вызывать повышенного пылеобразования;
- обеспечивать возможность самозарубки очистного
комбайна в пласт;
- быть простым по устройству, легким и удобным в
монтаже и демонтаже;
- иметь минимальные габаритные размеры и массу
при высокой эксплуатационной надежности
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по характеру взаимодействия с погружаемой горной
массой
статические, не имеющие
специального привода
активные, имеющие
специальный привод и
конструктивные элементы
для дробления негабаритных
кусков породы и
перемещения разрушенной
горной массы
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с вертикально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с горизонтально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
шнековые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
барабанные
с вертикальной осью вращения
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
лемехо-отвальные
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
ковшовые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
загребающие
лапы
загребающие
звезды
Скребковые органы погрузки
Ранее широко использовались на
широкозахватных очистных комбайнах и первых
серийных отечественных стреловых
проходческих комбайнах
Широкозахватный очистной комбайн
«Донбасс»
Стреловой проходческий комбайн
ПК3М
Скребковые органы погрузки
В настоящее время скребковые органы погрузки
применяются на проходческих комбайнах
Машина поддирочно-погрузочная
МПР
Стреловой проходческий комбайн
КПЛ
Скребковые органы погрузки
Недостатки:
- значительное переизмельчение угля и
пылеобразование;
- низкий механический КПД и интенсивный износ
элементов направляющих ручьев бара и самой
цепи;
- значительные габаритные размеры и масса;
ограниченные возможности по погрузке
крупнокусковой крепкой породы
Шнековые органы погрузки
Совмещают в себе одновременно функцию
разрушения пласта и погрузки разрушенной
массы на забойный конвейер
Узкозахватный очистной комбайн
К-500
Проходческо-очистной комбайн
Урал-10А
Шнековые органы погрузки
Достоинства:
достаточно простая конструкция;
относительно высокий механический КПД;
повышенная прочность и долговечность
Шнековые органы погрузки
Производительность (м3/с) шнекового органа
разрушения по погрузке:
'
n 2
ш
2
D ш d ш S
Qш
N з и
4
cos ш
n - частота вращения шнека, с-1;
наружный диаметр шнека, м;
d ш - диаметр ступицы шнека, м;
'
S - шаг спирали шнека, м;
ш - толщина лопасти шнека, м;
ш - угол подъема лопасти шнека;
N з - число заходов шнека;
и - коэффициент использования сечения шнека на
выходе.
Dш -
Шнековые органы погрузки
Частота вращения шнекового органа разрушения по
условию отсутствия заштыбовки должна быть
больше критической его частоты вращения, с-1:
n кр
4 В з V пр Н р k 1 Н 0
2
Dш
2
dш
'
ш
S
N з
cos ш
и
В з - ширина захвата органа разрушения, м;
V пр
Нр
k1
- расчетная скорость подачи комбайна, м/с;
- расчетная мощность пласта, м;
- коэффициент, учитывающий часть угля,
подлежащего погрузке
Шнековые органы погрузки
Производительность шнека по погрузке
увеличивается в 1,5 - 2,0 раза с применением
зачистных щитков, которые удерживают отбитый
уголь в зоне шнека.
Шнековые органы погрузки
Сила сопротивления погрузке породы для
шнекового органа разрушения, Н
при работе без подпорного щитка Fпогр 100 h об
при работе с подпорным щитком Fпогр 350 hоб
подача за один оборот шнека
h об
100 V пр
n
Шнековые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку шнеком,
определяется из выражения, кВт
Pпогр
F погр D и n
60 1000
Лемехо-отвальные органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
повышенная прочность и долговечность;
не измельчают отбитый уголь;
не поднимают пыли
Недостатки:
значительные тяговые усилия для
перемещения вдоль забоя
Лемехо-отвальные органы погрузки
В настоящее время лемехо-отвальные
погрузочные органы применяются только в
стругах.
Это позволяет совмещать в одной конструкции
функции отделения угля от массива и его
погрузки на забойный конвейер
Лемехо-отвальные органы погрузки
Производительность (т/с) лемехо-отвального органа
по погрузке:
Q гр H р h V с
H р - расчетная мощность пласта, м;
h - толщина снимаемой стругом стружки, м;
V с - скорость перемещения струга вдоль лавы, м/с;
- плотность угля, т/м3.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Результирующая сила погрузки угля стругом, Н
Fп F1 F2 F3 F4 F5
F1 - сила внедрения погрузочной поверхности струга в
F2
F3
F4
F5
штабель угля, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга до уровня высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга выше высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля на конвейер, Н;
- сила сопротивления внутреннему трению в
штабеле угля перед стругом, Н.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку лемехом
струга, кВт
Pпогр
Vп
Fп V п
60 1000
- скорость перемещения струга, м/мин;
Ковшовые органы погрузки
Применяются на буровых проходческих комбайнах с
роторными или планетарными органами
разрушения
Проходческий комплекс Союз – 19
Комбайн проходческий ПК-8МА
Ковшовые органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
высокая надежность и долговечность,
повышенный механический КПД,
отсутствие своего отдельного привода
Недостатки:
существенное снижение производительности
при погрузке влажной горной массы (склонной к
налипанию);
частота вращения ковшей ограничена
возможностью их разгрузки в верхнем
положении
Ковшовые органы погрузки
Производительность (м3/с) ковшового органа по
погрузке:
Q гр V к i n
V к - емкость ковша, м3;
i - число ковшей;
n - частота вращения ковшей, мин-1;
=0,1-0,15 - коэффициент заполнения ковшей
Ковшовые органы погрузки
Критическая частота вращения ротора с учетом сил
трения породы о стенки ковша, мин-1
n кр
30
g 1 f
R
g - ускорение свободного падения, м/с2;
R - радиус луча, на котором крепится ковш, м;
f = 0,3-0,4 - коэффициент трения породы о стенки ковша
Ковшовые органы погрузки
Окружное усилие на ковше при зачерпывании
горной массы из штабеля, Н
P
k V к
k -удельное сопротивление породы зачерпыванию
(0,1...0,2 МПа);
- длина пути зачерпывания, м;
V к - ёмкость ковша, м3
Ковшовые органы погрузки
Мощность, расходуемая на зачерпывание горной
массы, кВт
Nз
P in
60000
Ковшовые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на подъем горной массы
породы на высоту разгрузки
(диаметр проходимой выработки), кВт
Np
Vк i n g D
60000
- насыпная плотность породы в ковше, т/м3;
g
- ускорение свободного падения, м/с2;
D - диаметр проходимой выработки, м
Ковшовые органы погрузки
Суммарная мощность привода ковшового грузчика,
кВт
N кг N з N п
V к i n k g D
60000
Погрузочные нагребающие лапы
Применяются на стреловых проходческих
комбайнах и буропогрузочных и погрузочных
машинах
Машина буропогрузочная БПР
Погрузочные нагребающие лапы
Достоинства:
обеспечивают хорошую погрузку крупнокусковой
скальной горной породы;
обеспечивают достаточно высокую
производительность;
имеют относительно простую конструкцию;
имеют удовлетворительную надежность
Погрузочные нагребающие лапы
Технологический цикл погрузки нагребающими
лапами состоит из следующих операций:
- внедрение лапы в штабель породы;
- зачерпывание породы;
- перемещение породы по наклонной плите грузчика
до передаточного конвейера;
- холостое движение лапы
Погрузочные нагребающие лапы
Производительность (м3/с) нагребающей лапы по
погрузке:
Qл Vл z n
V л - объем горной массы, транспортируемый лапой за
один ход качания, м3;
z - число нагребающих лап;
n - частота качания лап, с-1
Погрузочные нагребающие лапы
Объем породы, м3, транспортируемый лапой за
один ход качания
V л 0 ,5 B з d т hгр
B з - ширина передней кромки плиты стола грузчика, м;
d m - расстояние между траекториями движения лап,
hг р
которое ориентировочно равно диаметру ведущих
дисков, м;
- средняя высота слоя нагребаемой породы, которая
принимается равной (1,0...2,0) высоты нагребающей
лапы, м;
Погрузочные нагребающие лапы
Работа (Дж), совершаемая лапой за одно качание,
определяется суммированием работ на отрыв породы от штабеля,
перемещения её по плите стола грузчика и подъёма на высоту разгрузки
на передаточный конвейер
Aл W р k ш G hп f п
W - сопротивление отрыву породы от штабеля, Н;
р - путь, проходимый лапой при отделении породы от
штабеля, м;
k ш = 2 - коэффициент заштыбовки;
G - вес породы, перемещаемый лапой, Н;
h п - высота погрузки на передаточный конвейер, м;
f - коэффициент трения породы по плите грузчика;
- путь, проходимый породой по плите грузчика, м.
п
Погрузочные нагребающие лапы
Сопротивление отрыву породы от штабеля, Н
W в kв
- длина внедряющейся в штабель кромки
лапы,
м;
в
k-вудельное сопротивление внедрения лапы, Н/м.
Погрузочные нагребающие лапы
Вес породы, перемещаемый лапой, Н:
G Vл g
g
- насыпная плотность породы, т/м3;
- ускорение свободного падения, м/с2.
Погрузочные нагребающие лапы
Мощность привода лапы, кВт
Nл
Aл n
- КПД привода лапы
Slide 13
Доцент Кухарь В.Ю.
кафедра горных машин и
инжиниринга, ГВУЗ "НГУ"
Курс
Технология и оборудование
горного производства
Лекция 10
ОРГАНЫ ПОГРУЗКИ ГОРНЫХ КОМБАЙНОВ
Механизированная погрузка отбитой горной
массы производится при выемке пологих и
наклонных (до 35) пластов и проходке
горизонтальных и наклонных выработок.
При выемке крутых пластов и проходке
восстающих выработок транспортирование
отбитой горной массы от органа разрушения
производится самотеком под действием сил
гравитации.
Механическая погрузка отбитой горной массы
представляет собой две технологические
операции:
- зачерпывание разрушенной горной массы
- транспортирование ее к месту погрузки
(на лавовый или штрековый конвейер,
вагонетки или другие транспортные средства).
У современных очистных комбайнов
операции зачерпывания и транспортировки
совмещены и реализованы в конструкции
самого органа разрушения.
Такое совмещение функций в одном органе
упрощает конструкцию, уменьшает габариты
очистного комбайна и обеспечивает его работу
при минимальном обнажении кровли.
У проходческих комбайнов совмещение
операций зачерпывания и транспортировки
практически невозможно.
Зачерпывающая часть у этих комбайнов
осуществляет захват отбитой породы из
штабеля и производит погрузку ее на
передаточный конвейер (скребковый или
ленточный), который располагается вдоль
продольной оси комбайна, является второй
частью погрузочного органа и транспортирует
породу до перегружателя, штрекового
конвейера или вагонетки.
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- обеспечивать максимальную производительность
комбайна в конкретных условиях эксплуатации, то
есть должно обеспечиваться условие
Q гр Q к
Q гр Q к
Q гр (2...3)Q
когда поток поступающей на погрузку
отбитой породы постоянен
(буровые проходческие комбайны)
к
когда возможно внезапное
увеличение объема погружаемой
породы
(стреловые проходческие комбайны)
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- производить погрузку отбитой горной массы без
большого просыпания по всему фронту работы
органа разрушения с эффективной зачисткой почвы;
- не переизмельчать транспортируемую породу;
- обеспечивать дополнительное разрушение
нетранспортабельных кусков;
- иметь минимальную энергоемкость процесса
погрузки;
Требования, предъявляемые к органам погрузки
-не вызывать повышенного пылеобразования;
- обеспечивать возможность самозарубки очистного
комбайна в пласт;
- быть простым по устройству, легким и удобным в
монтаже и демонтаже;
- иметь минимальные габаритные размеры и массу
при высокой эксплуатационной надежности
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по характеру взаимодействия с погружаемой горной
массой
статические, не имеющие
специального привода
активные, имеющие
специальный привод и
конструктивные элементы
для дробления негабаритных
кусков породы и
перемещения разрушенной
горной массы
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с вертикально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с горизонтально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
шнековые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
барабанные
с вертикальной осью вращения
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
лемехо-отвальные
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
ковшовые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
загребающие
лапы
загребающие
звезды
Скребковые органы погрузки
Ранее широко использовались на
широкозахватных очистных комбайнах и первых
серийных отечественных стреловых
проходческих комбайнах
Широкозахватный очистной комбайн
«Донбасс»
Стреловой проходческий комбайн
ПК3М
Скребковые органы погрузки
В настоящее время скребковые органы погрузки
применяются на проходческих комбайнах
Машина поддирочно-погрузочная
МПР
Стреловой проходческий комбайн
КПЛ
Скребковые органы погрузки
Недостатки:
- значительное переизмельчение угля и
пылеобразование;
- низкий механический КПД и интенсивный износ
элементов направляющих ручьев бара и самой
цепи;
- значительные габаритные размеры и масса;
ограниченные возможности по погрузке
крупнокусковой крепкой породы
Шнековые органы погрузки
Совмещают в себе одновременно функцию
разрушения пласта и погрузки разрушенной
массы на забойный конвейер
Узкозахватный очистной комбайн
К-500
Проходческо-очистной комбайн
Урал-10А
Шнековые органы погрузки
Достоинства:
достаточно простая конструкция;
относительно высокий механический КПД;
повышенная прочность и долговечность
Шнековые органы погрузки
Производительность (м3/с) шнекового органа
разрушения по погрузке:
'
n 2
ш
2
D ш d ш S
Qш
N з и
4
cos ш
n - частота вращения шнека, с-1;
наружный диаметр шнека, м;
d ш - диаметр ступицы шнека, м;
'
S - шаг спирали шнека, м;
ш - толщина лопасти шнека, м;
ш - угол подъема лопасти шнека;
N з - число заходов шнека;
и - коэффициент использования сечения шнека на
выходе.
Dш -
Шнековые органы погрузки
Частота вращения шнекового органа разрушения по
условию отсутствия заштыбовки должна быть
больше критической его частоты вращения, с-1:
n кр
4 В з V пр Н р k 1 Н 0
2
Dш
2
dш
'
ш
S
N з
cos ш
и
В з - ширина захвата органа разрушения, м;
V пр
Нр
k1
- расчетная скорость подачи комбайна, м/с;
- расчетная мощность пласта, м;
- коэффициент, учитывающий часть угля,
подлежащего погрузке
Шнековые органы погрузки
Производительность шнека по погрузке
увеличивается в 1,5 - 2,0 раза с применением
зачистных щитков, которые удерживают отбитый
уголь в зоне шнека.
Шнековые органы погрузки
Сила сопротивления погрузке породы для
шнекового органа разрушения, Н
при работе без подпорного щитка Fпогр 100 h об
при работе с подпорным щитком Fпогр 350 hоб
подача за один оборот шнека
h об
100 V пр
n
Шнековые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку шнеком,
определяется из выражения, кВт
Pпогр
F погр D и n
60 1000
Лемехо-отвальные органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
повышенная прочность и долговечность;
не измельчают отбитый уголь;
не поднимают пыли
Недостатки:
значительные тяговые усилия для
перемещения вдоль забоя
Лемехо-отвальные органы погрузки
В настоящее время лемехо-отвальные
погрузочные органы применяются только в
стругах.
Это позволяет совмещать в одной конструкции
функции отделения угля от массива и его
погрузки на забойный конвейер
Лемехо-отвальные органы погрузки
Производительность (т/с) лемехо-отвального органа
по погрузке:
Q гр H р h V с
H р - расчетная мощность пласта, м;
h - толщина снимаемой стругом стружки, м;
V с - скорость перемещения струга вдоль лавы, м/с;
- плотность угля, т/м3.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Результирующая сила погрузки угля стругом, Н
Fп F1 F2 F3 F4 F5
F1 - сила внедрения погрузочной поверхности струга в
F2
F3
F4
F5
штабель угля, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга до уровня высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга выше высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля на конвейер, Н;
- сила сопротивления внутреннему трению в
штабеле угля перед стругом, Н.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку лемехом
струга, кВт
Pпогр
Vп
Fп V п
60 1000
- скорость перемещения струга, м/мин;
Ковшовые органы погрузки
Применяются на буровых проходческих комбайнах с
роторными или планетарными органами
разрушения
Проходческий комплекс Союз – 19
Комбайн проходческий ПК-8МА
Ковшовые органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
высокая надежность и долговечность,
повышенный механический КПД,
отсутствие своего отдельного привода
Недостатки:
существенное снижение производительности
при погрузке влажной горной массы (склонной к
налипанию);
частота вращения ковшей ограничена
возможностью их разгрузки в верхнем
положении
Ковшовые органы погрузки
Производительность (м3/с) ковшового органа по
погрузке:
Q гр V к i n
V к - емкость ковша, м3;
i - число ковшей;
n - частота вращения ковшей, мин-1;
=0,1-0,15 - коэффициент заполнения ковшей
Ковшовые органы погрузки
Критическая частота вращения ротора с учетом сил
трения породы о стенки ковша, мин-1
n кр
30
g 1 f
R
g - ускорение свободного падения, м/с2;
R - радиус луча, на котором крепится ковш, м;
f = 0,3-0,4 - коэффициент трения породы о стенки ковша
Ковшовые органы погрузки
Окружное усилие на ковше при зачерпывании
горной массы из штабеля, Н
P
k V к
k -удельное сопротивление породы зачерпыванию
(0,1...0,2 МПа);
- длина пути зачерпывания, м;
V к - ёмкость ковша, м3
Ковшовые органы погрузки
Мощность, расходуемая на зачерпывание горной
массы, кВт
Nз
P in
60000
Ковшовые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на подъем горной массы
породы на высоту разгрузки
(диаметр проходимой выработки), кВт
Np
Vк i n g D
60000
- насыпная плотность породы в ковше, т/м3;
g
- ускорение свободного падения, м/с2;
D - диаметр проходимой выработки, м
Ковшовые органы погрузки
Суммарная мощность привода ковшового грузчика,
кВт
N кг N з N п
V к i n k g D
60000
Погрузочные нагребающие лапы
Применяются на стреловых проходческих
комбайнах и буропогрузочных и погрузочных
машинах
Машина буропогрузочная БПР
Погрузочные нагребающие лапы
Достоинства:
обеспечивают хорошую погрузку крупнокусковой
скальной горной породы;
обеспечивают достаточно высокую
производительность;
имеют относительно простую конструкцию;
имеют удовлетворительную надежность
Погрузочные нагребающие лапы
Технологический цикл погрузки нагребающими
лапами состоит из следующих операций:
- внедрение лапы в штабель породы;
- зачерпывание породы;
- перемещение породы по наклонной плите грузчика
до передаточного конвейера;
- холостое движение лапы
Погрузочные нагребающие лапы
Производительность (м3/с) нагребающей лапы по
погрузке:
Qл Vл z n
V л - объем горной массы, транспортируемый лапой за
один ход качания, м3;
z - число нагребающих лап;
n - частота качания лап, с-1
Погрузочные нагребающие лапы
Объем породы, м3, транспортируемый лапой за
один ход качания
V л 0 ,5 B з d т hгр
B з - ширина передней кромки плиты стола грузчика, м;
d m - расстояние между траекториями движения лап,
hг р
которое ориентировочно равно диаметру ведущих
дисков, м;
- средняя высота слоя нагребаемой породы, которая
принимается равной (1,0...2,0) высоты нагребающей
лапы, м;
Погрузочные нагребающие лапы
Работа (Дж), совершаемая лапой за одно качание,
определяется суммированием работ на отрыв породы от штабеля,
перемещения её по плите стола грузчика и подъёма на высоту разгрузки
на передаточный конвейер
Aл W р k ш G hп f п
W - сопротивление отрыву породы от штабеля, Н;
р - путь, проходимый лапой при отделении породы от
штабеля, м;
k ш = 2 - коэффициент заштыбовки;
G - вес породы, перемещаемый лапой, Н;
h п - высота погрузки на передаточный конвейер, м;
f - коэффициент трения породы по плите грузчика;
- путь, проходимый породой по плите грузчика, м.
п
Погрузочные нагребающие лапы
Сопротивление отрыву породы от штабеля, Н
W в kв
- длина внедряющейся в штабель кромки
лапы,
м;
в
k-вудельное сопротивление внедрения лапы, Н/м.
Погрузочные нагребающие лапы
Вес породы, перемещаемый лапой, Н:
G Vл g
g
- насыпная плотность породы, т/м3;
- ускорение свободного падения, м/с2.
Погрузочные нагребающие лапы
Мощность привода лапы, кВт
Nл
Aл n
- КПД привода лапы
Slide 14
Доцент Кухарь В.Ю.
кафедра горных машин и
инжиниринга, ГВУЗ "НГУ"
Курс
Технология и оборудование
горного производства
Лекция 10
ОРГАНЫ ПОГРУЗКИ ГОРНЫХ КОМБАЙНОВ
Механизированная погрузка отбитой горной
массы производится при выемке пологих и
наклонных (до 35) пластов и проходке
горизонтальных и наклонных выработок.
При выемке крутых пластов и проходке
восстающих выработок транспортирование
отбитой горной массы от органа разрушения
производится самотеком под действием сил
гравитации.
Механическая погрузка отбитой горной массы
представляет собой две технологические
операции:
- зачерпывание разрушенной горной массы
- транспортирование ее к месту погрузки
(на лавовый или штрековый конвейер,
вагонетки или другие транспортные средства).
У современных очистных комбайнов
операции зачерпывания и транспортировки
совмещены и реализованы в конструкции
самого органа разрушения.
Такое совмещение функций в одном органе
упрощает конструкцию, уменьшает габариты
очистного комбайна и обеспечивает его работу
при минимальном обнажении кровли.
У проходческих комбайнов совмещение
операций зачерпывания и транспортировки
практически невозможно.
Зачерпывающая часть у этих комбайнов
осуществляет захват отбитой породы из
штабеля и производит погрузку ее на
передаточный конвейер (скребковый или
ленточный), который располагается вдоль
продольной оси комбайна, является второй
частью погрузочного органа и транспортирует
породу до перегружателя, штрекового
конвейера или вагонетки.
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- обеспечивать максимальную производительность
комбайна в конкретных условиях эксплуатации, то
есть должно обеспечиваться условие
Q гр Q к
Q гр Q к
Q гр (2...3)Q
когда поток поступающей на погрузку
отбитой породы постоянен
(буровые проходческие комбайны)
к
когда возможно внезапное
увеличение объема погружаемой
породы
(стреловые проходческие комбайны)
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- производить погрузку отбитой горной массы без
большого просыпания по всему фронту работы
органа разрушения с эффективной зачисткой почвы;
- не переизмельчать транспортируемую породу;
- обеспечивать дополнительное разрушение
нетранспортабельных кусков;
- иметь минимальную энергоемкость процесса
погрузки;
Требования, предъявляемые к органам погрузки
-не вызывать повышенного пылеобразования;
- обеспечивать возможность самозарубки очистного
комбайна в пласт;
- быть простым по устройству, легким и удобным в
монтаже и демонтаже;
- иметь минимальные габаритные размеры и массу
при высокой эксплуатационной надежности
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по характеру взаимодействия с погружаемой горной
массой
статические, не имеющие
специального привода
активные, имеющие
специальный привод и
конструктивные элементы
для дробления негабаритных
кусков породы и
перемещения разрушенной
горной массы
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с вертикально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с горизонтально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
шнековые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
барабанные
с вертикальной осью вращения
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
лемехо-отвальные
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
ковшовые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
загребающие
лапы
загребающие
звезды
Скребковые органы погрузки
Ранее широко использовались на
широкозахватных очистных комбайнах и первых
серийных отечественных стреловых
проходческих комбайнах
Широкозахватный очистной комбайн
«Донбасс»
Стреловой проходческий комбайн
ПК3М
Скребковые органы погрузки
В настоящее время скребковые органы погрузки
применяются на проходческих комбайнах
Машина поддирочно-погрузочная
МПР
Стреловой проходческий комбайн
КПЛ
Скребковые органы погрузки
Недостатки:
- значительное переизмельчение угля и
пылеобразование;
- низкий механический КПД и интенсивный износ
элементов направляющих ручьев бара и самой
цепи;
- значительные габаритные размеры и масса;
ограниченные возможности по погрузке
крупнокусковой крепкой породы
Шнековые органы погрузки
Совмещают в себе одновременно функцию
разрушения пласта и погрузки разрушенной
массы на забойный конвейер
Узкозахватный очистной комбайн
К-500
Проходческо-очистной комбайн
Урал-10А
Шнековые органы погрузки
Достоинства:
достаточно простая конструкция;
относительно высокий механический КПД;
повышенная прочность и долговечность
Шнековые органы погрузки
Производительность (м3/с) шнекового органа
разрушения по погрузке:
'
n 2
ш
2
D ш d ш S
Qш
N з и
4
cos ш
n - частота вращения шнека, с-1;
наружный диаметр шнека, м;
d ш - диаметр ступицы шнека, м;
'
S - шаг спирали шнека, м;
ш - толщина лопасти шнека, м;
ш - угол подъема лопасти шнека;
N з - число заходов шнека;
и - коэффициент использования сечения шнека на
выходе.
Dш -
Шнековые органы погрузки
Частота вращения шнекового органа разрушения по
условию отсутствия заштыбовки должна быть
больше критической его частоты вращения, с-1:
n кр
4 В з V пр Н р k 1 Н 0
2
Dш
2
dш
'
ш
S
N з
cos ш
и
В з - ширина захвата органа разрушения, м;
V пр
Нр
k1
- расчетная скорость подачи комбайна, м/с;
- расчетная мощность пласта, м;
- коэффициент, учитывающий часть угля,
подлежащего погрузке
Шнековые органы погрузки
Производительность шнека по погрузке
увеличивается в 1,5 - 2,0 раза с применением
зачистных щитков, которые удерживают отбитый
уголь в зоне шнека.
Шнековые органы погрузки
Сила сопротивления погрузке породы для
шнекового органа разрушения, Н
при работе без подпорного щитка Fпогр 100 h об
при работе с подпорным щитком Fпогр 350 hоб
подача за один оборот шнека
h об
100 V пр
n
Шнековые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку шнеком,
определяется из выражения, кВт
Pпогр
F погр D и n
60 1000
Лемехо-отвальные органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
повышенная прочность и долговечность;
не измельчают отбитый уголь;
не поднимают пыли
Недостатки:
значительные тяговые усилия для
перемещения вдоль забоя
Лемехо-отвальные органы погрузки
В настоящее время лемехо-отвальные
погрузочные органы применяются только в
стругах.
Это позволяет совмещать в одной конструкции
функции отделения угля от массива и его
погрузки на забойный конвейер
Лемехо-отвальные органы погрузки
Производительность (т/с) лемехо-отвального органа
по погрузке:
Q гр H р h V с
H р - расчетная мощность пласта, м;
h - толщина снимаемой стругом стружки, м;
V с - скорость перемещения струга вдоль лавы, м/с;
- плотность угля, т/м3.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Результирующая сила погрузки угля стругом, Н
Fп F1 F2 F3 F4 F5
F1 - сила внедрения погрузочной поверхности струга в
F2
F3
F4
F5
штабель угля, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга до уровня высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга выше высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля на конвейер, Н;
- сила сопротивления внутреннему трению в
штабеле угля перед стругом, Н.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку лемехом
струга, кВт
Pпогр
Vп
Fп V п
60 1000
- скорость перемещения струга, м/мин;
Ковшовые органы погрузки
Применяются на буровых проходческих комбайнах с
роторными или планетарными органами
разрушения
Проходческий комплекс Союз – 19
Комбайн проходческий ПК-8МА
Ковшовые органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
высокая надежность и долговечность,
повышенный механический КПД,
отсутствие своего отдельного привода
Недостатки:
существенное снижение производительности
при погрузке влажной горной массы (склонной к
налипанию);
частота вращения ковшей ограничена
возможностью их разгрузки в верхнем
положении
Ковшовые органы погрузки
Производительность (м3/с) ковшового органа по
погрузке:
Q гр V к i n
V к - емкость ковша, м3;
i - число ковшей;
n - частота вращения ковшей, мин-1;
=0,1-0,15 - коэффициент заполнения ковшей
Ковшовые органы погрузки
Критическая частота вращения ротора с учетом сил
трения породы о стенки ковша, мин-1
n кр
30
g 1 f
R
g - ускорение свободного падения, м/с2;
R - радиус луча, на котором крепится ковш, м;
f = 0,3-0,4 - коэффициент трения породы о стенки ковша
Ковшовые органы погрузки
Окружное усилие на ковше при зачерпывании
горной массы из штабеля, Н
P
k V к
k -удельное сопротивление породы зачерпыванию
(0,1...0,2 МПа);
- длина пути зачерпывания, м;
V к - ёмкость ковша, м3
Ковшовые органы погрузки
Мощность, расходуемая на зачерпывание горной
массы, кВт
Nз
P in
60000
Ковшовые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на подъем горной массы
породы на высоту разгрузки
(диаметр проходимой выработки), кВт
Np
Vк i n g D
60000
- насыпная плотность породы в ковше, т/м3;
g
- ускорение свободного падения, м/с2;
D - диаметр проходимой выработки, м
Ковшовые органы погрузки
Суммарная мощность привода ковшового грузчика,
кВт
N кг N з N п
V к i n k g D
60000
Погрузочные нагребающие лапы
Применяются на стреловых проходческих
комбайнах и буропогрузочных и погрузочных
машинах
Машина буропогрузочная БПР
Погрузочные нагребающие лапы
Достоинства:
обеспечивают хорошую погрузку крупнокусковой
скальной горной породы;
обеспечивают достаточно высокую
производительность;
имеют относительно простую конструкцию;
имеют удовлетворительную надежность
Погрузочные нагребающие лапы
Технологический цикл погрузки нагребающими
лапами состоит из следующих операций:
- внедрение лапы в штабель породы;
- зачерпывание породы;
- перемещение породы по наклонной плите грузчика
до передаточного конвейера;
- холостое движение лапы
Погрузочные нагребающие лапы
Производительность (м3/с) нагребающей лапы по
погрузке:
Qл Vл z n
V л - объем горной массы, транспортируемый лапой за
один ход качания, м3;
z - число нагребающих лап;
n - частота качания лап, с-1
Погрузочные нагребающие лапы
Объем породы, м3, транспортируемый лапой за
один ход качания
V л 0 ,5 B з d т hгр
B з - ширина передней кромки плиты стола грузчика, м;
d m - расстояние между траекториями движения лап,
hг р
которое ориентировочно равно диаметру ведущих
дисков, м;
- средняя высота слоя нагребаемой породы, которая
принимается равной (1,0...2,0) высоты нагребающей
лапы, м;
Погрузочные нагребающие лапы
Работа (Дж), совершаемая лапой за одно качание,
определяется суммированием работ на отрыв породы от штабеля,
перемещения её по плите стола грузчика и подъёма на высоту разгрузки
на передаточный конвейер
Aл W р k ш G hп f п
W - сопротивление отрыву породы от штабеля, Н;
р - путь, проходимый лапой при отделении породы от
штабеля, м;
k ш = 2 - коэффициент заштыбовки;
G - вес породы, перемещаемый лапой, Н;
h п - высота погрузки на передаточный конвейер, м;
f - коэффициент трения породы по плите грузчика;
- путь, проходимый породой по плите грузчика, м.
п
Погрузочные нагребающие лапы
Сопротивление отрыву породы от штабеля, Н
W в kв
- длина внедряющейся в штабель кромки
лапы,
м;
в
k-вудельное сопротивление внедрения лапы, Н/м.
Погрузочные нагребающие лапы
Вес породы, перемещаемый лапой, Н:
G Vл g
g
- насыпная плотность породы, т/м3;
- ускорение свободного падения, м/с2.
Погрузочные нагребающие лапы
Мощность привода лапы, кВт
Nл
Aл n
- КПД привода лапы
Slide 15
Доцент Кухарь В.Ю.
кафедра горных машин и
инжиниринга, ГВУЗ "НГУ"
Курс
Технология и оборудование
горного производства
Лекция 10
ОРГАНЫ ПОГРУЗКИ ГОРНЫХ КОМБАЙНОВ
Механизированная погрузка отбитой горной
массы производится при выемке пологих и
наклонных (до 35) пластов и проходке
горизонтальных и наклонных выработок.
При выемке крутых пластов и проходке
восстающих выработок транспортирование
отбитой горной массы от органа разрушения
производится самотеком под действием сил
гравитации.
Механическая погрузка отбитой горной массы
представляет собой две технологические
операции:
- зачерпывание разрушенной горной массы
- транспортирование ее к месту погрузки
(на лавовый или штрековый конвейер,
вагонетки или другие транспортные средства).
У современных очистных комбайнов
операции зачерпывания и транспортировки
совмещены и реализованы в конструкции
самого органа разрушения.
Такое совмещение функций в одном органе
упрощает конструкцию, уменьшает габариты
очистного комбайна и обеспечивает его работу
при минимальном обнажении кровли.
У проходческих комбайнов совмещение
операций зачерпывания и транспортировки
практически невозможно.
Зачерпывающая часть у этих комбайнов
осуществляет захват отбитой породы из
штабеля и производит погрузку ее на
передаточный конвейер (скребковый или
ленточный), который располагается вдоль
продольной оси комбайна, является второй
частью погрузочного органа и транспортирует
породу до перегружателя, штрекового
конвейера или вагонетки.
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- обеспечивать максимальную производительность
комбайна в конкретных условиях эксплуатации, то
есть должно обеспечиваться условие
Q гр Q к
Q гр Q к
Q гр (2...3)Q
когда поток поступающей на погрузку
отбитой породы постоянен
(буровые проходческие комбайны)
к
когда возможно внезапное
увеличение объема погружаемой
породы
(стреловые проходческие комбайны)
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- производить погрузку отбитой горной массы без
большого просыпания по всему фронту работы
органа разрушения с эффективной зачисткой почвы;
- не переизмельчать транспортируемую породу;
- обеспечивать дополнительное разрушение
нетранспортабельных кусков;
- иметь минимальную энергоемкость процесса
погрузки;
Требования, предъявляемые к органам погрузки
-не вызывать повышенного пылеобразования;
- обеспечивать возможность самозарубки очистного
комбайна в пласт;
- быть простым по устройству, легким и удобным в
монтаже и демонтаже;
- иметь минимальные габаритные размеры и массу
при высокой эксплуатационной надежности
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по характеру взаимодействия с погружаемой горной
массой
статические, не имеющие
специального привода
активные, имеющие
специальный привод и
конструктивные элементы
для дробления негабаритных
кусков породы и
перемещения разрушенной
горной массы
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с вертикально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с горизонтально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
шнековые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
барабанные
с вертикальной осью вращения
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
лемехо-отвальные
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
ковшовые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
загребающие
лапы
загребающие
звезды
Скребковые органы погрузки
Ранее широко использовались на
широкозахватных очистных комбайнах и первых
серийных отечественных стреловых
проходческих комбайнах
Широкозахватный очистной комбайн
«Донбасс»
Стреловой проходческий комбайн
ПК3М
Скребковые органы погрузки
В настоящее время скребковые органы погрузки
применяются на проходческих комбайнах
Машина поддирочно-погрузочная
МПР
Стреловой проходческий комбайн
КПЛ
Скребковые органы погрузки
Недостатки:
- значительное переизмельчение угля и
пылеобразование;
- низкий механический КПД и интенсивный износ
элементов направляющих ручьев бара и самой
цепи;
- значительные габаритные размеры и масса;
ограниченные возможности по погрузке
крупнокусковой крепкой породы
Шнековые органы погрузки
Совмещают в себе одновременно функцию
разрушения пласта и погрузки разрушенной
массы на забойный конвейер
Узкозахватный очистной комбайн
К-500
Проходческо-очистной комбайн
Урал-10А
Шнековые органы погрузки
Достоинства:
достаточно простая конструкция;
относительно высокий механический КПД;
повышенная прочность и долговечность
Шнековые органы погрузки
Производительность (м3/с) шнекового органа
разрушения по погрузке:
'
n 2
ш
2
D ш d ш S
Qш
N з и
4
cos ш
n - частота вращения шнека, с-1;
наружный диаметр шнека, м;
d ш - диаметр ступицы шнека, м;
'
S - шаг спирали шнека, м;
ш - толщина лопасти шнека, м;
ш - угол подъема лопасти шнека;
N з - число заходов шнека;
и - коэффициент использования сечения шнека на
выходе.
Dш -
Шнековые органы погрузки
Частота вращения шнекового органа разрушения по
условию отсутствия заштыбовки должна быть
больше критической его частоты вращения, с-1:
n кр
4 В з V пр Н р k 1 Н 0
2
Dш
2
dш
'
ш
S
N з
cos ш
и
В з - ширина захвата органа разрушения, м;
V пр
Нр
k1
- расчетная скорость подачи комбайна, м/с;
- расчетная мощность пласта, м;
- коэффициент, учитывающий часть угля,
подлежащего погрузке
Шнековые органы погрузки
Производительность шнека по погрузке
увеличивается в 1,5 - 2,0 раза с применением
зачистных щитков, которые удерживают отбитый
уголь в зоне шнека.
Шнековые органы погрузки
Сила сопротивления погрузке породы для
шнекового органа разрушения, Н
при работе без подпорного щитка Fпогр 100 h об
при работе с подпорным щитком Fпогр 350 hоб
подача за один оборот шнека
h об
100 V пр
n
Шнековые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку шнеком,
определяется из выражения, кВт
Pпогр
F погр D и n
60 1000
Лемехо-отвальные органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
повышенная прочность и долговечность;
не измельчают отбитый уголь;
не поднимают пыли
Недостатки:
значительные тяговые усилия для
перемещения вдоль забоя
Лемехо-отвальные органы погрузки
В настоящее время лемехо-отвальные
погрузочные органы применяются только в
стругах.
Это позволяет совмещать в одной конструкции
функции отделения угля от массива и его
погрузки на забойный конвейер
Лемехо-отвальные органы погрузки
Производительность (т/с) лемехо-отвального органа
по погрузке:
Q гр H р h V с
H р - расчетная мощность пласта, м;
h - толщина снимаемой стругом стружки, м;
V с - скорость перемещения струга вдоль лавы, м/с;
- плотность угля, т/м3.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Результирующая сила погрузки угля стругом, Н
Fп F1 F2 F3 F4 F5
F1 - сила внедрения погрузочной поверхности струга в
F2
F3
F4
F5
штабель угля, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга до уровня высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга выше высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля на конвейер, Н;
- сила сопротивления внутреннему трению в
штабеле угля перед стругом, Н.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку лемехом
струга, кВт
Pпогр
Vп
Fп V п
60 1000
- скорость перемещения струга, м/мин;
Ковшовые органы погрузки
Применяются на буровых проходческих комбайнах с
роторными или планетарными органами
разрушения
Проходческий комплекс Союз – 19
Комбайн проходческий ПК-8МА
Ковшовые органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
высокая надежность и долговечность,
повышенный механический КПД,
отсутствие своего отдельного привода
Недостатки:
существенное снижение производительности
при погрузке влажной горной массы (склонной к
налипанию);
частота вращения ковшей ограничена
возможностью их разгрузки в верхнем
положении
Ковшовые органы погрузки
Производительность (м3/с) ковшового органа по
погрузке:
Q гр V к i n
V к - емкость ковша, м3;
i - число ковшей;
n - частота вращения ковшей, мин-1;
=0,1-0,15 - коэффициент заполнения ковшей
Ковшовые органы погрузки
Критическая частота вращения ротора с учетом сил
трения породы о стенки ковша, мин-1
n кр
30
g 1 f
R
g - ускорение свободного падения, м/с2;
R - радиус луча, на котором крепится ковш, м;
f = 0,3-0,4 - коэффициент трения породы о стенки ковша
Ковшовые органы погрузки
Окружное усилие на ковше при зачерпывании
горной массы из штабеля, Н
P
k V к
k -удельное сопротивление породы зачерпыванию
(0,1...0,2 МПа);
- длина пути зачерпывания, м;
V к - ёмкость ковша, м3
Ковшовые органы погрузки
Мощность, расходуемая на зачерпывание горной
массы, кВт
Nз
P in
60000
Ковшовые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на подъем горной массы
породы на высоту разгрузки
(диаметр проходимой выработки), кВт
Np
Vк i n g D
60000
- насыпная плотность породы в ковше, т/м3;
g
- ускорение свободного падения, м/с2;
D - диаметр проходимой выработки, м
Ковшовые органы погрузки
Суммарная мощность привода ковшового грузчика,
кВт
N кг N з N п
V к i n k g D
60000
Погрузочные нагребающие лапы
Применяются на стреловых проходческих
комбайнах и буропогрузочных и погрузочных
машинах
Машина буропогрузочная БПР
Погрузочные нагребающие лапы
Достоинства:
обеспечивают хорошую погрузку крупнокусковой
скальной горной породы;
обеспечивают достаточно высокую
производительность;
имеют относительно простую конструкцию;
имеют удовлетворительную надежность
Погрузочные нагребающие лапы
Технологический цикл погрузки нагребающими
лапами состоит из следующих операций:
- внедрение лапы в штабель породы;
- зачерпывание породы;
- перемещение породы по наклонной плите грузчика
до передаточного конвейера;
- холостое движение лапы
Погрузочные нагребающие лапы
Производительность (м3/с) нагребающей лапы по
погрузке:
Qл Vл z n
V л - объем горной массы, транспортируемый лапой за
один ход качания, м3;
z - число нагребающих лап;
n - частота качания лап, с-1
Погрузочные нагребающие лапы
Объем породы, м3, транспортируемый лапой за
один ход качания
V л 0 ,5 B з d т hгр
B з - ширина передней кромки плиты стола грузчика, м;
d m - расстояние между траекториями движения лап,
hг р
которое ориентировочно равно диаметру ведущих
дисков, м;
- средняя высота слоя нагребаемой породы, которая
принимается равной (1,0...2,0) высоты нагребающей
лапы, м;
Погрузочные нагребающие лапы
Работа (Дж), совершаемая лапой за одно качание,
определяется суммированием работ на отрыв породы от штабеля,
перемещения её по плите стола грузчика и подъёма на высоту разгрузки
на передаточный конвейер
Aл W р k ш G hп f п
W - сопротивление отрыву породы от штабеля, Н;
р - путь, проходимый лапой при отделении породы от
штабеля, м;
k ш = 2 - коэффициент заштыбовки;
G - вес породы, перемещаемый лапой, Н;
h п - высота погрузки на передаточный конвейер, м;
f - коэффициент трения породы по плите грузчика;
- путь, проходимый породой по плите грузчика, м.
п
Погрузочные нагребающие лапы
Сопротивление отрыву породы от штабеля, Н
W в kв
- длина внедряющейся в штабель кромки
лапы,
м;
в
k-вудельное сопротивление внедрения лапы, Н/м.
Погрузочные нагребающие лапы
Вес породы, перемещаемый лапой, Н:
G Vл g
g
- насыпная плотность породы, т/м3;
- ускорение свободного падения, м/с2.
Погрузочные нагребающие лапы
Мощность привода лапы, кВт
Nл
Aл n
- КПД привода лапы
Slide 16
Доцент Кухарь В.Ю.
кафедра горных машин и
инжиниринга, ГВУЗ "НГУ"
Курс
Технология и оборудование
горного производства
Лекция 10
ОРГАНЫ ПОГРУЗКИ ГОРНЫХ КОМБАЙНОВ
Механизированная погрузка отбитой горной
массы производится при выемке пологих и
наклонных (до 35) пластов и проходке
горизонтальных и наклонных выработок.
При выемке крутых пластов и проходке
восстающих выработок транспортирование
отбитой горной массы от органа разрушения
производится самотеком под действием сил
гравитации.
Механическая погрузка отбитой горной массы
представляет собой две технологические
операции:
- зачерпывание разрушенной горной массы
- транспортирование ее к месту погрузки
(на лавовый или штрековый конвейер,
вагонетки или другие транспортные средства).
У современных очистных комбайнов
операции зачерпывания и транспортировки
совмещены и реализованы в конструкции
самого органа разрушения.
Такое совмещение функций в одном органе
упрощает конструкцию, уменьшает габариты
очистного комбайна и обеспечивает его работу
при минимальном обнажении кровли.
У проходческих комбайнов совмещение
операций зачерпывания и транспортировки
практически невозможно.
Зачерпывающая часть у этих комбайнов
осуществляет захват отбитой породы из
штабеля и производит погрузку ее на
передаточный конвейер (скребковый или
ленточный), который располагается вдоль
продольной оси комбайна, является второй
частью погрузочного органа и транспортирует
породу до перегружателя, штрекового
конвейера или вагонетки.
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- обеспечивать максимальную производительность
комбайна в конкретных условиях эксплуатации, то
есть должно обеспечиваться условие
Q гр Q к
Q гр Q к
Q гр (2...3)Q
когда поток поступающей на погрузку
отбитой породы постоянен
(буровые проходческие комбайны)
к
когда возможно внезапное
увеличение объема погружаемой
породы
(стреловые проходческие комбайны)
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- производить погрузку отбитой горной массы без
большого просыпания по всему фронту работы
органа разрушения с эффективной зачисткой почвы;
- не переизмельчать транспортируемую породу;
- обеспечивать дополнительное разрушение
нетранспортабельных кусков;
- иметь минимальную энергоемкость процесса
погрузки;
Требования, предъявляемые к органам погрузки
-не вызывать повышенного пылеобразования;
- обеспечивать возможность самозарубки очистного
комбайна в пласт;
- быть простым по устройству, легким и удобным в
монтаже и демонтаже;
- иметь минимальные габаритные размеры и массу
при высокой эксплуатационной надежности
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по характеру взаимодействия с погружаемой горной
массой
статические, не имеющие
специального привода
активные, имеющие
специальный привод и
конструктивные элементы
для дробления негабаритных
кусков породы и
перемещения разрушенной
горной массы
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с вертикально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с горизонтально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
шнековые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
барабанные
с вертикальной осью вращения
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
лемехо-отвальные
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
ковшовые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
загребающие
лапы
загребающие
звезды
Скребковые органы погрузки
Ранее широко использовались на
широкозахватных очистных комбайнах и первых
серийных отечественных стреловых
проходческих комбайнах
Широкозахватный очистной комбайн
«Донбасс»
Стреловой проходческий комбайн
ПК3М
Скребковые органы погрузки
В настоящее время скребковые органы погрузки
применяются на проходческих комбайнах
Машина поддирочно-погрузочная
МПР
Стреловой проходческий комбайн
КПЛ
Скребковые органы погрузки
Недостатки:
- значительное переизмельчение угля и
пылеобразование;
- низкий механический КПД и интенсивный износ
элементов направляющих ручьев бара и самой
цепи;
- значительные габаритные размеры и масса;
ограниченные возможности по погрузке
крупнокусковой крепкой породы
Шнековые органы погрузки
Совмещают в себе одновременно функцию
разрушения пласта и погрузки разрушенной
массы на забойный конвейер
Узкозахватный очистной комбайн
К-500
Проходческо-очистной комбайн
Урал-10А
Шнековые органы погрузки
Достоинства:
достаточно простая конструкция;
относительно высокий механический КПД;
повышенная прочность и долговечность
Шнековые органы погрузки
Производительность (м3/с) шнекового органа
разрушения по погрузке:
'
n 2
ш
2
D ш d ш S
Qш
N з и
4
cos ш
n - частота вращения шнека, с-1;
наружный диаметр шнека, м;
d ш - диаметр ступицы шнека, м;
'
S - шаг спирали шнека, м;
ш - толщина лопасти шнека, м;
ш - угол подъема лопасти шнека;
N з - число заходов шнека;
и - коэффициент использования сечения шнека на
выходе.
Dш -
Шнековые органы погрузки
Частота вращения шнекового органа разрушения по
условию отсутствия заштыбовки должна быть
больше критической его частоты вращения, с-1:
n кр
4 В з V пр Н р k 1 Н 0
2
Dш
2
dш
'
ш
S
N з
cos ш
и
В з - ширина захвата органа разрушения, м;
V пр
Нр
k1
- расчетная скорость подачи комбайна, м/с;
- расчетная мощность пласта, м;
- коэффициент, учитывающий часть угля,
подлежащего погрузке
Шнековые органы погрузки
Производительность шнека по погрузке
увеличивается в 1,5 - 2,0 раза с применением
зачистных щитков, которые удерживают отбитый
уголь в зоне шнека.
Шнековые органы погрузки
Сила сопротивления погрузке породы для
шнекового органа разрушения, Н
при работе без подпорного щитка Fпогр 100 h об
при работе с подпорным щитком Fпогр 350 hоб
подача за один оборот шнека
h об
100 V пр
n
Шнековые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку шнеком,
определяется из выражения, кВт
Pпогр
F погр D и n
60 1000
Лемехо-отвальные органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
повышенная прочность и долговечность;
не измельчают отбитый уголь;
не поднимают пыли
Недостатки:
значительные тяговые усилия для
перемещения вдоль забоя
Лемехо-отвальные органы погрузки
В настоящее время лемехо-отвальные
погрузочные органы применяются только в
стругах.
Это позволяет совмещать в одной конструкции
функции отделения угля от массива и его
погрузки на забойный конвейер
Лемехо-отвальные органы погрузки
Производительность (т/с) лемехо-отвального органа
по погрузке:
Q гр H р h V с
H р - расчетная мощность пласта, м;
h - толщина снимаемой стругом стружки, м;
V с - скорость перемещения струга вдоль лавы, м/с;
- плотность угля, т/м3.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Результирующая сила погрузки угля стругом, Н
Fп F1 F2 F3 F4 F5
F1 - сила внедрения погрузочной поверхности струга в
F2
F3
F4
F5
штабель угля, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга до уровня высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга выше высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля на конвейер, Н;
- сила сопротивления внутреннему трению в
штабеле угля перед стругом, Н.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку лемехом
струга, кВт
Pпогр
Vп
Fп V п
60 1000
- скорость перемещения струга, м/мин;
Ковшовые органы погрузки
Применяются на буровых проходческих комбайнах с
роторными или планетарными органами
разрушения
Проходческий комплекс Союз – 19
Комбайн проходческий ПК-8МА
Ковшовые органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
высокая надежность и долговечность,
повышенный механический КПД,
отсутствие своего отдельного привода
Недостатки:
существенное снижение производительности
при погрузке влажной горной массы (склонной к
налипанию);
частота вращения ковшей ограничена
возможностью их разгрузки в верхнем
положении
Ковшовые органы погрузки
Производительность (м3/с) ковшового органа по
погрузке:
Q гр V к i n
V к - емкость ковша, м3;
i - число ковшей;
n - частота вращения ковшей, мин-1;
=0,1-0,15 - коэффициент заполнения ковшей
Ковшовые органы погрузки
Критическая частота вращения ротора с учетом сил
трения породы о стенки ковша, мин-1
n кр
30
g 1 f
R
g - ускорение свободного падения, м/с2;
R - радиус луча, на котором крепится ковш, м;
f = 0,3-0,4 - коэффициент трения породы о стенки ковша
Ковшовые органы погрузки
Окружное усилие на ковше при зачерпывании
горной массы из штабеля, Н
P
k V к
k -удельное сопротивление породы зачерпыванию
(0,1...0,2 МПа);
- длина пути зачерпывания, м;
V к - ёмкость ковша, м3
Ковшовые органы погрузки
Мощность, расходуемая на зачерпывание горной
массы, кВт
Nз
P in
60000
Ковшовые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на подъем горной массы
породы на высоту разгрузки
(диаметр проходимой выработки), кВт
Np
Vк i n g D
60000
- насыпная плотность породы в ковше, т/м3;
g
- ускорение свободного падения, м/с2;
D - диаметр проходимой выработки, м
Ковшовые органы погрузки
Суммарная мощность привода ковшового грузчика,
кВт
N кг N з N п
V к i n k g D
60000
Погрузочные нагребающие лапы
Применяются на стреловых проходческих
комбайнах и буропогрузочных и погрузочных
машинах
Машина буропогрузочная БПР
Погрузочные нагребающие лапы
Достоинства:
обеспечивают хорошую погрузку крупнокусковой
скальной горной породы;
обеспечивают достаточно высокую
производительность;
имеют относительно простую конструкцию;
имеют удовлетворительную надежность
Погрузочные нагребающие лапы
Технологический цикл погрузки нагребающими
лапами состоит из следующих операций:
- внедрение лапы в штабель породы;
- зачерпывание породы;
- перемещение породы по наклонной плите грузчика
до передаточного конвейера;
- холостое движение лапы
Погрузочные нагребающие лапы
Производительность (м3/с) нагребающей лапы по
погрузке:
Qл Vл z n
V л - объем горной массы, транспортируемый лапой за
один ход качания, м3;
z - число нагребающих лап;
n - частота качания лап, с-1
Погрузочные нагребающие лапы
Объем породы, м3, транспортируемый лапой за
один ход качания
V л 0 ,5 B з d т hгр
B з - ширина передней кромки плиты стола грузчика, м;
d m - расстояние между траекториями движения лап,
hг р
которое ориентировочно равно диаметру ведущих
дисков, м;
- средняя высота слоя нагребаемой породы, которая
принимается равной (1,0...2,0) высоты нагребающей
лапы, м;
Погрузочные нагребающие лапы
Работа (Дж), совершаемая лапой за одно качание,
определяется суммированием работ на отрыв породы от штабеля,
перемещения её по плите стола грузчика и подъёма на высоту разгрузки
на передаточный конвейер
Aл W р k ш G hп f п
W - сопротивление отрыву породы от штабеля, Н;
р - путь, проходимый лапой при отделении породы от
штабеля, м;
k ш = 2 - коэффициент заштыбовки;
G - вес породы, перемещаемый лапой, Н;
h п - высота погрузки на передаточный конвейер, м;
f - коэффициент трения породы по плите грузчика;
- путь, проходимый породой по плите грузчика, м.
п
Погрузочные нагребающие лапы
Сопротивление отрыву породы от штабеля, Н
W в kв
- длина внедряющейся в штабель кромки
лапы,
м;
в
k-вудельное сопротивление внедрения лапы, Н/м.
Погрузочные нагребающие лапы
Вес породы, перемещаемый лапой, Н:
G Vл g
g
- насыпная плотность породы, т/м3;
- ускорение свободного падения, м/с2.
Погрузочные нагребающие лапы
Мощность привода лапы, кВт
Nл
Aл n
- КПД привода лапы
Slide 17
Доцент Кухарь В.Ю.
кафедра горных машин и
инжиниринга, ГВУЗ "НГУ"
Курс
Технология и оборудование
горного производства
Лекция 10
ОРГАНЫ ПОГРУЗКИ ГОРНЫХ КОМБАЙНОВ
Механизированная погрузка отбитой горной
массы производится при выемке пологих и
наклонных (до 35) пластов и проходке
горизонтальных и наклонных выработок.
При выемке крутых пластов и проходке
восстающих выработок транспортирование
отбитой горной массы от органа разрушения
производится самотеком под действием сил
гравитации.
Механическая погрузка отбитой горной массы
представляет собой две технологические
операции:
- зачерпывание разрушенной горной массы
- транспортирование ее к месту погрузки
(на лавовый или штрековый конвейер,
вагонетки или другие транспортные средства).
У современных очистных комбайнов
операции зачерпывания и транспортировки
совмещены и реализованы в конструкции
самого органа разрушения.
Такое совмещение функций в одном органе
упрощает конструкцию, уменьшает габариты
очистного комбайна и обеспечивает его работу
при минимальном обнажении кровли.
У проходческих комбайнов совмещение
операций зачерпывания и транспортировки
практически невозможно.
Зачерпывающая часть у этих комбайнов
осуществляет захват отбитой породы из
штабеля и производит погрузку ее на
передаточный конвейер (скребковый или
ленточный), который располагается вдоль
продольной оси комбайна, является второй
частью погрузочного органа и транспортирует
породу до перегружателя, штрекового
конвейера или вагонетки.
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- обеспечивать максимальную производительность
комбайна в конкретных условиях эксплуатации, то
есть должно обеспечиваться условие
Q гр Q к
Q гр Q к
Q гр (2...3)Q
когда поток поступающей на погрузку
отбитой породы постоянен
(буровые проходческие комбайны)
к
когда возможно внезапное
увеличение объема погружаемой
породы
(стреловые проходческие комбайны)
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- производить погрузку отбитой горной массы без
большого просыпания по всему фронту работы
органа разрушения с эффективной зачисткой почвы;
- не переизмельчать транспортируемую породу;
- обеспечивать дополнительное разрушение
нетранспортабельных кусков;
- иметь минимальную энергоемкость процесса
погрузки;
Требования, предъявляемые к органам погрузки
-не вызывать повышенного пылеобразования;
- обеспечивать возможность самозарубки очистного
комбайна в пласт;
- быть простым по устройству, легким и удобным в
монтаже и демонтаже;
- иметь минимальные габаритные размеры и массу
при высокой эксплуатационной надежности
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по характеру взаимодействия с погружаемой горной
массой
статические, не имеющие
специального привода
активные, имеющие
специальный привод и
конструктивные элементы
для дробления негабаритных
кусков породы и
перемещения разрушенной
горной массы
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с вертикально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с горизонтально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
шнековые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
барабанные
с вертикальной осью вращения
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
лемехо-отвальные
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
ковшовые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
загребающие
лапы
загребающие
звезды
Скребковые органы погрузки
Ранее широко использовались на
широкозахватных очистных комбайнах и первых
серийных отечественных стреловых
проходческих комбайнах
Широкозахватный очистной комбайн
«Донбасс»
Стреловой проходческий комбайн
ПК3М
Скребковые органы погрузки
В настоящее время скребковые органы погрузки
применяются на проходческих комбайнах
Машина поддирочно-погрузочная
МПР
Стреловой проходческий комбайн
КПЛ
Скребковые органы погрузки
Недостатки:
- значительное переизмельчение угля и
пылеобразование;
- низкий механический КПД и интенсивный износ
элементов направляющих ручьев бара и самой
цепи;
- значительные габаритные размеры и масса;
ограниченные возможности по погрузке
крупнокусковой крепкой породы
Шнековые органы погрузки
Совмещают в себе одновременно функцию
разрушения пласта и погрузки разрушенной
массы на забойный конвейер
Узкозахватный очистной комбайн
К-500
Проходческо-очистной комбайн
Урал-10А
Шнековые органы погрузки
Достоинства:
достаточно простая конструкция;
относительно высокий механический КПД;
повышенная прочность и долговечность
Шнековые органы погрузки
Производительность (м3/с) шнекового органа
разрушения по погрузке:
'
n 2
ш
2
D ш d ш S
Qш
N з и
4
cos ш
n - частота вращения шнека, с-1;
наружный диаметр шнека, м;
d ш - диаметр ступицы шнека, м;
'
S - шаг спирали шнека, м;
ш - толщина лопасти шнека, м;
ш - угол подъема лопасти шнека;
N з - число заходов шнека;
и - коэффициент использования сечения шнека на
выходе.
Dш -
Шнековые органы погрузки
Частота вращения шнекового органа разрушения по
условию отсутствия заштыбовки должна быть
больше критической его частоты вращения, с-1:
n кр
4 В з V пр Н р k 1 Н 0
2
Dш
2
dш
'
ш
S
N з
cos ш
и
В з - ширина захвата органа разрушения, м;
V пр
Нр
k1
- расчетная скорость подачи комбайна, м/с;
- расчетная мощность пласта, м;
- коэффициент, учитывающий часть угля,
подлежащего погрузке
Шнековые органы погрузки
Производительность шнека по погрузке
увеличивается в 1,5 - 2,0 раза с применением
зачистных щитков, которые удерживают отбитый
уголь в зоне шнека.
Шнековые органы погрузки
Сила сопротивления погрузке породы для
шнекового органа разрушения, Н
при работе без подпорного щитка Fпогр 100 h об
при работе с подпорным щитком Fпогр 350 hоб
подача за один оборот шнека
h об
100 V пр
n
Шнековые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку шнеком,
определяется из выражения, кВт
Pпогр
F погр D и n
60 1000
Лемехо-отвальные органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
повышенная прочность и долговечность;
не измельчают отбитый уголь;
не поднимают пыли
Недостатки:
значительные тяговые усилия для
перемещения вдоль забоя
Лемехо-отвальные органы погрузки
В настоящее время лемехо-отвальные
погрузочные органы применяются только в
стругах.
Это позволяет совмещать в одной конструкции
функции отделения угля от массива и его
погрузки на забойный конвейер
Лемехо-отвальные органы погрузки
Производительность (т/с) лемехо-отвального органа
по погрузке:
Q гр H р h V с
H р - расчетная мощность пласта, м;
h - толщина снимаемой стругом стружки, м;
V с - скорость перемещения струга вдоль лавы, м/с;
- плотность угля, т/м3.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Результирующая сила погрузки угля стругом, Н
Fп F1 F2 F3 F4 F5
F1 - сила внедрения погрузочной поверхности струга в
F2
F3
F4
F5
штабель угля, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга до уровня высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга выше высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля на конвейер, Н;
- сила сопротивления внутреннему трению в
штабеле угля перед стругом, Н.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку лемехом
струга, кВт
Pпогр
Vп
Fп V п
60 1000
- скорость перемещения струга, м/мин;
Ковшовые органы погрузки
Применяются на буровых проходческих комбайнах с
роторными или планетарными органами
разрушения
Проходческий комплекс Союз – 19
Комбайн проходческий ПК-8МА
Ковшовые органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
высокая надежность и долговечность,
повышенный механический КПД,
отсутствие своего отдельного привода
Недостатки:
существенное снижение производительности
при погрузке влажной горной массы (склонной к
налипанию);
частота вращения ковшей ограничена
возможностью их разгрузки в верхнем
положении
Ковшовые органы погрузки
Производительность (м3/с) ковшового органа по
погрузке:
Q гр V к i n
V к - емкость ковша, м3;
i - число ковшей;
n - частота вращения ковшей, мин-1;
=0,1-0,15 - коэффициент заполнения ковшей
Ковшовые органы погрузки
Критическая частота вращения ротора с учетом сил
трения породы о стенки ковша, мин-1
n кр
30
g 1 f
R
g - ускорение свободного падения, м/с2;
R - радиус луча, на котором крепится ковш, м;
f = 0,3-0,4 - коэффициент трения породы о стенки ковша
Ковшовые органы погрузки
Окружное усилие на ковше при зачерпывании
горной массы из штабеля, Н
P
k V к
k -удельное сопротивление породы зачерпыванию
(0,1...0,2 МПа);
- длина пути зачерпывания, м;
V к - ёмкость ковша, м3
Ковшовые органы погрузки
Мощность, расходуемая на зачерпывание горной
массы, кВт
Nз
P in
60000
Ковшовые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на подъем горной массы
породы на высоту разгрузки
(диаметр проходимой выработки), кВт
Np
Vк i n g D
60000
- насыпная плотность породы в ковше, т/м3;
g
- ускорение свободного падения, м/с2;
D - диаметр проходимой выработки, м
Ковшовые органы погрузки
Суммарная мощность привода ковшового грузчика,
кВт
N кг N з N п
V к i n k g D
60000
Погрузочные нагребающие лапы
Применяются на стреловых проходческих
комбайнах и буропогрузочных и погрузочных
машинах
Машина буропогрузочная БПР
Погрузочные нагребающие лапы
Достоинства:
обеспечивают хорошую погрузку крупнокусковой
скальной горной породы;
обеспечивают достаточно высокую
производительность;
имеют относительно простую конструкцию;
имеют удовлетворительную надежность
Погрузочные нагребающие лапы
Технологический цикл погрузки нагребающими
лапами состоит из следующих операций:
- внедрение лапы в штабель породы;
- зачерпывание породы;
- перемещение породы по наклонной плите грузчика
до передаточного конвейера;
- холостое движение лапы
Погрузочные нагребающие лапы
Производительность (м3/с) нагребающей лапы по
погрузке:
Qл Vл z n
V л - объем горной массы, транспортируемый лапой за
один ход качания, м3;
z - число нагребающих лап;
n - частота качания лап, с-1
Погрузочные нагребающие лапы
Объем породы, м3, транспортируемый лапой за
один ход качания
V л 0 ,5 B з d т hгр
B з - ширина передней кромки плиты стола грузчика, м;
d m - расстояние между траекториями движения лап,
hг р
которое ориентировочно равно диаметру ведущих
дисков, м;
- средняя высота слоя нагребаемой породы, которая
принимается равной (1,0...2,0) высоты нагребающей
лапы, м;
Погрузочные нагребающие лапы
Работа (Дж), совершаемая лапой за одно качание,
определяется суммированием работ на отрыв породы от штабеля,
перемещения её по плите стола грузчика и подъёма на высоту разгрузки
на передаточный конвейер
Aл W р k ш G hп f п
W - сопротивление отрыву породы от штабеля, Н;
р - путь, проходимый лапой при отделении породы от
штабеля, м;
k ш = 2 - коэффициент заштыбовки;
G - вес породы, перемещаемый лапой, Н;
h п - высота погрузки на передаточный конвейер, м;
f - коэффициент трения породы по плите грузчика;
- путь, проходимый породой по плите грузчика, м.
п
Погрузочные нагребающие лапы
Сопротивление отрыву породы от штабеля, Н
W в kв
- длина внедряющейся в штабель кромки
лапы,
м;
в
k-вудельное сопротивление внедрения лапы, Н/м.
Погрузочные нагребающие лапы
Вес породы, перемещаемый лапой, Н:
G Vл g
g
- насыпная плотность породы, т/м3;
- ускорение свободного падения, м/с2.
Погрузочные нагребающие лапы
Мощность привода лапы, кВт
Nл
Aл n
- КПД привода лапы
Slide 18
Доцент Кухарь В.Ю.
кафедра горных машин и
инжиниринга, ГВУЗ "НГУ"
Курс
Технология и оборудование
горного производства
Лекция 10
ОРГАНЫ ПОГРУЗКИ ГОРНЫХ КОМБАЙНОВ
Механизированная погрузка отбитой горной
массы производится при выемке пологих и
наклонных (до 35) пластов и проходке
горизонтальных и наклонных выработок.
При выемке крутых пластов и проходке
восстающих выработок транспортирование
отбитой горной массы от органа разрушения
производится самотеком под действием сил
гравитации.
Механическая погрузка отбитой горной массы
представляет собой две технологические
операции:
- зачерпывание разрушенной горной массы
- транспортирование ее к месту погрузки
(на лавовый или штрековый конвейер,
вагонетки или другие транспортные средства).
У современных очистных комбайнов
операции зачерпывания и транспортировки
совмещены и реализованы в конструкции
самого органа разрушения.
Такое совмещение функций в одном органе
упрощает конструкцию, уменьшает габариты
очистного комбайна и обеспечивает его работу
при минимальном обнажении кровли.
У проходческих комбайнов совмещение
операций зачерпывания и транспортировки
практически невозможно.
Зачерпывающая часть у этих комбайнов
осуществляет захват отбитой породы из
штабеля и производит погрузку ее на
передаточный конвейер (скребковый или
ленточный), который располагается вдоль
продольной оси комбайна, является второй
частью погрузочного органа и транспортирует
породу до перегружателя, штрекового
конвейера или вагонетки.
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- обеспечивать максимальную производительность
комбайна в конкретных условиях эксплуатации, то
есть должно обеспечиваться условие
Q гр Q к
Q гр Q к
Q гр (2...3)Q
когда поток поступающей на погрузку
отбитой породы постоянен
(буровые проходческие комбайны)
к
когда возможно внезапное
увеличение объема погружаемой
породы
(стреловые проходческие комбайны)
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- производить погрузку отбитой горной массы без
большого просыпания по всему фронту работы
органа разрушения с эффективной зачисткой почвы;
- не переизмельчать транспортируемую породу;
- обеспечивать дополнительное разрушение
нетранспортабельных кусков;
- иметь минимальную энергоемкость процесса
погрузки;
Требования, предъявляемые к органам погрузки
-не вызывать повышенного пылеобразования;
- обеспечивать возможность самозарубки очистного
комбайна в пласт;
- быть простым по устройству, легким и удобным в
монтаже и демонтаже;
- иметь минимальные габаритные размеры и массу
при высокой эксплуатационной надежности
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по характеру взаимодействия с погружаемой горной
массой
статические, не имеющие
специального привода
активные, имеющие
специальный привод и
конструктивные элементы
для дробления негабаритных
кусков породы и
перемещения разрушенной
горной массы
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с вертикально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с горизонтально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
шнековые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
барабанные
с вертикальной осью вращения
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
лемехо-отвальные
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
ковшовые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
загребающие
лапы
загребающие
звезды
Скребковые органы погрузки
Ранее широко использовались на
широкозахватных очистных комбайнах и первых
серийных отечественных стреловых
проходческих комбайнах
Широкозахватный очистной комбайн
«Донбасс»
Стреловой проходческий комбайн
ПК3М
Скребковые органы погрузки
В настоящее время скребковые органы погрузки
применяются на проходческих комбайнах
Машина поддирочно-погрузочная
МПР
Стреловой проходческий комбайн
КПЛ
Скребковые органы погрузки
Недостатки:
- значительное переизмельчение угля и
пылеобразование;
- низкий механический КПД и интенсивный износ
элементов направляющих ручьев бара и самой
цепи;
- значительные габаритные размеры и масса;
ограниченные возможности по погрузке
крупнокусковой крепкой породы
Шнековые органы погрузки
Совмещают в себе одновременно функцию
разрушения пласта и погрузки разрушенной
массы на забойный конвейер
Узкозахватный очистной комбайн
К-500
Проходческо-очистной комбайн
Урал-10А
Шнековые органы погрузки
Достоинства:
достаточно простая конструкция;
относительно высокий механический КПД;
повышенная прочность и долговечность
Шнековые органы погрузки
Производительность (м3/с) шнекового органа
разрушения по погрузке:
'
n 2
ш
2
D ш d ш S
Qш
N з и
4
cos ш
n - частота вращения шнека, с-1;
наружный диаметр шнека, м;
d ш - диаметр ступицы шнека, м;
'
S - шаг спирали шнека, м;
ш - толщина лопасти шнека, м;
ш - угол подъема лопасти шнека;
N з - число заходов шнека;
и - коэффициент использования сечения шнека на
выходе.
Dш -
Шнековые органы погрузки
Частота вращения шнекового органа разрушения по
условию отсутствия заштыбовки должна быть
больше критической его частоты вращения, с-1:
n кр
4 В з V пр Н р k 1 Н 0
2
Dш
2
dш
'
ш
S
N з
cos ш
и
В з - ширина захвата органа разрушения, м;
V пр
Нр
k1
- расчетная скорость подачи комбайна, м/с;
- расчетная мощность пласта, м;
- коэффициент, учитывающий часть угля,
подлежащего погрузке
Шнековые органы погрузки
Производительность шнека по погрузке
увеличивается в 1,5 - 2,0 раза с применением
зачистных щитков, которые удерживают отбитый
уголь в зоне шнека.
Шнековые органы погрузки
Сила сопротивления погрузке породы для
шнекового органа разрушения, Н
при работе без подпорного щитка Fпогр 100 h об
при работе с подпорным щитком Fпогр 350 hоб
подача за один оборот шнека
h об
100 V пр
n
Шнековые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку шнеком,
определяется из выражения, кВт
Pпогр
F погр D и n
60 1000
Лемехо-отвальные органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
повышенная прочность и долговечность;
не измельчают отбитый уголь;
не поднимают пыли
Недостатки:
значительные тяговые усилия для
перемещения вдоль забоя
Лемехо-отвальные органы погрузки
В настоящее время лемехо-отвальные
погрузочные органы применяются только в
стругах.
Это позволяет совмещать в одной конструкции
функции отделения угля от массива и его
погрузки на забойный конвейер
Лемехо-отвальные органы погрузки
Производительность (т/с) лемехо-отвального органа
по погрузке:
Q гр H р h V с
H р - расчетная мощность пласта, м;
h - толщина снимаемой стругом стружки, м;
V с - скорость перемещения струга вдоль лавы, м/с;
- плотность угля, т/м3.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Результирующая сила погрузки угля стругом, Н
Fп F1 F2 F3 F4 F5
F1 - сила внедрения погрузочной поверхности струга в
F2
F3
F4
F5
штабель угля, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга до уровня высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга выше высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля на конвейер, Н;
- сила сопротивления внутреннему трению в
штабеле угля перед стругом, Н.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку лемехом
струга, кВт
Pпогр
Vп
Fп V п
60 1000
- скорость перемещения струга, м/мин;
Ковшовые органы погрузки
Применяются на буровых проходческих комбайнах с
роторными или планетарными органами
разрушения
Проходческий комплекс Союз – 19
Комбайн проходческий ПК-8МА
Ковшовые органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
высокая надежность и долговечность,
повышенный механический КПД,
отсутствие своего отдельного привода
Недостатки:
существенное снижение производительности
при погрузке влажной горной массы (склонной к
налипанию);
частота вращения ковшей ограничена
возможностью их разгрузки в верхнем
положении
Ковшовые органы погрузки
Производительность (м3/с) ковшового органа по
погрузке:
Q гр V к i n
V к - емкость ковша, м3;
i - число ковшей;
n - частота вращения ковшей, мин-1;
=0,1-0,15 - коэффициент заполнения ковшей
Ковшовые органы погрузки
Критическая частота вращения ротора с учетом сил
трения породы о стенки ковша, мин-1
n кр
30
g 1 f
R
g - ускорение свободного падения, м/с2;
R - радиус луча, на котором крепится ковш, м;
f = 0,3-0,4 - коэффициент трения породы о стенки ковша
Ковшовые органы погрузки
Окружное усилие на ковше при зачерпывании
горной массы из штабеля, Н
P
k V к
k -удельное сопротивление породы зачерпыванию
(0,1...0,2 МПа);
- длина пути зачерпывания, м;
V к - ёмкость ковша, м3
Ковшовые органы погрузки
Мощность, расходуемая на зачерпывание горной
массы, кВт
Nз
P in
60000
Ковшовые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на подъем горной массы
породы на высоту разгрузки
(диаметр проходимой выработки), кВт
Np
Vк i n g D
60000
- насыпная плотность породы в ковше, т/м3;
g
- ускорение свободного падения, м/с2;
D - диаметр проходимой выработки, м
Ковшовые органы погрузки
Суммарная мощность привода ковшового грузчика,
кВт
N кг N з N п
V к i n k g D
60000
Погрузочные нагребающие лапы
Применяются на стреловых проходческих
комбайнах и буропогрузочных и погрузочных
машинах
Машина буропогрузочная БПР
Погрузочные нагребающие лапы
Достоинства:
обеспечивают хорошую погрузку крупнокусковой
скальной горной породы;
обеспечивают достаточно высокую
производительность;
имеют относительно простую конструкцию;
имеют удовлетворительную надежность
Погрузочные нагребающие лапы
Технологический цикл погрузки нагребающими
лапами состоит из следующих операций:
- внедрение лапы в штабель породы;
- зачерпывание породы;
- перемещение породы по наклонной плите грузчика
до передаточного конвейера;
- холостое движение лапы
Погрузочные нагребающие лапы
Производительность (м3/с) нагребающей лапы по
погрузке:
Qл Vл z n
V л - объем горной массы, транспортируемый лапой за
один ход качания, м3;
z - число нагребающих лап;
n - частота качания лап, с-1
Погрузочные нагребающие лапы
Объем породы, м3, транспортируемый лапой за
один ход качания
V л 0 ,5 B з d т hгр
B з - ширина передней кромки плиты стола грузчика, м;
d m - расстояние между траекториями движения лап,
hг р
которое ориентировочно равно диаметру ведущих
дисков, м;
- средняя высота слоя нагребаемой породы, которая
принимается равной (1,0...2,0) высоты нагребающей
лапы, м;
Погрузочные нагребающие лапы
Работа (Дж), совершаемая лапой за одно качание,
определяется суммированием работ на отрыв породы от штабеля,
перемещения её по плите стола грузчика и подъёма на высоту разгрузки
на передаточный конвейер
Aл W р k ш G hп f п
W - сопротивление отрыву породы от штабеля, Н;
р - путь, проходимый лапой при отделении породы от
штабеля, м;
k ш = 2 - коэффициент заштыбовки;
G - вес породы, перемещаемый лапой, Н;
h п - высота погрузки на передаточный конвейер, м;
f - коэффициент трения породы по плите грузчика;
- путь, проходимый породой по плите грузчика, м.
п
Погрузочные нагребающие лапы
Сопротивление отрыву породы от штабеля, Н
W в kв
- длина внедряющейся в штабель кромки
лапы,
м;
в
k-вудельное сопротивление внедрения лапы, Н/м.
Погрузочные нагребающие лапы
Вес породы, перемещаемый лапой, Н:
G Vл g
g
- насыпная плотность породы, т/м3;
- ускорение свободного падения, м/с2.
Погрузочные нагребающие лапы
Мощность привода лапы, кВт
Nл
Aл n
- КПД привода лапы
Slide 19
Доцент Кухарь В.Ю.
кафедра горных машин и
инжиниринга, ГВУЗ "НГУ"
Курс
Технология и оборудование
горного производства
Лекция 10
ОРГАНЫ ПОГРУЗКИ ГОРНЫХ КОМБАЙНОВ
Механизированная погрузка отбитой горной
массы производится при выемке пологих и
наклонных (до 35) пластов и проходке
горизонтальных и наклонных выработок.
При выемке крутых пластов и проходке
восстающих выработок транспортирование
отбитой горной массы от органа разрушения
производится самотеком под действием сил
гравитации.
Механическая погрузка отбитой горной массы
представляет собой две технологические
операции:
- зачерпывание разрушенной горной массы
- транспортирование ее к месту погрузки
(на лавовый или штрековый конвейер,
вагонетки или другие транспортные средства).
У современных очистных комбайнов
операции зачерпывания и транспортировки
совмещены и реализованы в конструкции
самого органа разрушения.
Такое совмещение функций в одном органе
упрощает конструкцию, уменьшает габариты
очистного комбайна и обеспечивает его работу
при минимальном обнажении кровли.
У проходческих комбайнов совмещение
операций зачерпывания и транспортировки
практически невозможно.
Зачерпывающая часть у этих комбайнов
осуществляет захват отбитой породы из
штабеля и производит погрузку ее на
передаточный конвейер (скребковый или
ленточный), который располагается вдоль
продольной оси комбайна, является второй
частью погрузочного органа и транспортирует
породу до перегружателя, штрекового
конвейера или вагонетки.
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- обеспечивать максимальную производительность
комбайна в конкретных условиях эксплуатации, то
есть должно обеспечиваться условие
Q гр Q к
Q гр Q к
Q гр (2...3)Q
когда поток поступающей на погрузку
отбитой породы постоянен
(буровые проходческие комбайны)
к
когда возможно внезапное
увеличение объема погружаемой
породы
(стреловые проходческие комбайны)
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- производить погрузку отбитой горной массы без
большого просыпания по всему фронту работы
органа разрушения с эффективной зачисткой почвы;
- не переизмельчать транспортируемую породу;
- обеспечивать дополнительное разрушение
нетранспортабельных кусков;
- иметь минимальную энергоемкость процесса
погрузки;
Требования, предъявляемые к органам погрузки
-не вызывать повышенного пылеобразования;
- обеспечивать возможность самозарубки очистного
комбайна в пласт;
- быть простым по устройству, легким и удобным в
монтаже и демонтаже;
- иметь минимальные габаритные размеры и массу
при высокой эксплуатационной надежности
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по характеру взаимодействия с погружаемой горной
массой
статические, не имеющие
специального привода
активные, имеющие
специальный привод и
конструктивные элементы
для дробления негабаритных
кусков породы и
перемещения разрушенной
горной массы
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с вертикально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с горизонтально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
шнековые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
барабанные
с вертикальной осью вращения
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
лемехо-отвальные
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
ковшовые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
загребающие
лапы
загребающие
звезды
Скребковые органы погрузки
Ранее широко использовались на
широкозахватных очистных комбайнах и первых
серийных отечественных стреловых
проходческих комбайнах
Широкозахватный очистной комбайн
«Донбасс»
Стреловой проходческий комбайн
ПК3М
Скребковые органы погрузки
В настоящее время скребковые органы погрузки
применяются на проходческих комбайнах
Машина поддирочно-погрузочная
МПР
Стреловой проходческий комбайн
КПЛ
Скребковые органы погрузки
Недостатки:
- значительное переизмельчение угля и
пылеобразование;
- низкий механический КПД и интенсивный износ
элементов направляющих ручьев бара и самой
цепи;
- значительные габаритные размеры и масса;
ограниченные возможности по погрузке
крупнокусковой крепкой породы
Шнековые органы погрузки
Совмещают в себе одновременно функцию
разрушения пласта и погрузки разрушенной
массы на забойный конвейер
Узкозахватный очистной комбайн
К-500
Проходческо-очистной комбайн
Урал-10А
Шнековые органы погрузки
Достоинства:
достаточно простая конструкция;
относительно высокий механический КПД;
повышенная прочность и долговечность
Шнековые органы погрузки
Производительность (м3/с) шнекового органа
разрушения по погрузке:
'
n 2
ш
2
D ш d ш S
Qш
N з и
4
cos ш
n - частота вращения шнека, с-1;
наружный диаметр шнека, м;
d ш - диаметр ступицы шнека, м;
'
S - шаг спирали шнека, м;
ш - толщина лопасти шнека, м;
ш - угол подъема лопасти шнека;
N з - число заходов шнека;
и - коэффициент использования сечения шнека на
выходе.
Dш -
Шнековые органы погрузки
Частота вращения шнекового органа разрушения по
условию отсутствия заштыбовки должна быть
больше критической его частоты вращения, с-1:
n кр
4 В з V пр Н р k 1 Н 0
2
Dш
2
dш
'
ш
S
N з
cos ш
и
В з - ширина захвата органа разрушения, м;
V пр
Нр
k1
- расчетная скорость подачи комбайна, м/с;
- расчетная мощность пласта, м;
- коэффициент, учитывающий часть угля,
подлежащего погрузке
Шнековые органы погрузки
Производительность шнека по погрузке
увеличивается в 1,5 - 2,0 раза с применением
зачистных щитков, которые удерживают отбитый
уголь в зоне шнека.
Шнековые органы погрузки
Сила сопротивления погрузке породы для
шнекового органа разрушения, Н
при работе без подпорного щитка Fпогр 100 h об
при работе с подпорным щитком Fпогр 350 hоб
подача за один оборот шнека
h об
100 V пр
n
Шнековые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку шнеком,
определяется из выражения, кВт
Pпогр
F погр D и n
60 1000
Лемехо-отвальные органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
повышенная прочность и долговечность;
не измельчают отбитый уголь;
не поднимают пыли
Недостатки:
значительные тяговые усилия для
перемещения вдоль забоя
Лемехо-отвальные органы погрузки
В настоящее время лемехо-отвальные
погрузочные органы применяются только в
стругах.
Это позволяет совмещать в одной конструкции
функции отделения угля от массива и его
погрузки на забойный конвейер
Лемехо-отвальные органы погрузки
Производительность (т/с) лемехо-отвального органа
по погрузке:
Q гр H р h V с
H р - расчетная мощность пласта, м;
h - толщина снимаемой стругом стружки, м;
V с - скорость перемещения струга вдоль лавы, м/с;
- плотность угля, т/м3.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Результирующая сила погрузки угля стругом, Н
Fп F1 F2 F3 F4 F5
F1 - сила внедрения погрузочной поверхности струга в
F2
F3
F4
F5
штабель угля, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга до уровня высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга выше высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля на конвейер, Н;
- сила сопротивления внутреннему трению в
штабеле угля перед стругом, Н.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку лемехом
струга, кВт
Pпогр
Vп
Fп V п
60 1000
- скорость перемещения струга, м/мин;
Ковшовые органы погрузки
Применяются на буровых проходческих комбайнах с
роторными или планетарными органами
разрушения
Проходческий комплекс Союз – 19
Комбайн проходческий ПК-8МА
Ковшовые органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
высокая надежность и долговечность,
повышенный механический КПД,
отсутствие своего отдельного привода
Недостатки:
существенное снижение производительности
при погрузке влажной горной массы (склонной к
налипанию);
частота вращения ковшей ограничена
возможностью их разгрузки в верхнем
положении
Ковшовые органы погрузки
Производительность (м3/с) ковшового органа по
погрузке:
Q гр V к i n
V к - емкость ковша, м3;
i - число ковшей;
n - частота вращения ковшей, мин-1;
=0,1-0,15 - коэффициент заполнения ковшей
Ковшовые органы погрузки
Критическая частота вращения ротора с учетом сил
трения породы о стенки ковша, мин-1
n кр
30
g 1 f
R
g - ускорение свободного падения, м/с2;
R - радиус луча, на котором крепится ковш, м;
f = 0,3-0,4 - коэффициент трения породы о стенки ковша
Ковшовые органы погрузки
Окружное усилие на ковше при зачерпывании
горной массы из штабеля, Н
P
k V к
k -удельное сопротивление породы зачерпыванию
(0,1...0,2 МПа);
- длина пути зачерпывания, м;
V к - ёмкость ковша, м3
Ковшовые органы погрузки
Мощность, расходуемая на зачерпывание горной
массы, кВт
Nз
P in
60000
Ковшовые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на подъем горной массы
породы на высоту разгрузки
(диаметр проходимой выработки), кВт
Np
Vк i n g D
60000
- насыпная плотность породы в ковше, т/м3;
g
- ускорение свободного падения, м/с2;
D - диаметр проходимой выработки, м
Ковшовые органы погрузки
Суммарная мощность привода ковшового грузчика,
кВт
N кг N з N п
V к i n k g D
60000
Погрузочные нагребающие лапы
Применяются на стреловых проходческих
комбайнах и буропогрузочных и погрузочных
машинах
Машина буропогрузочная БПР
Погрузочные нагребающие лапы
Достоинства:
обеспечивают хорошую погрузку крупнокусковой
скальной горной породы;
обеспечивают достаточно высокую
производительность;
имеют относительно простую конструкцию;
имеют удовлетворительную надежность
Погрузочные нагребающие лапы
Технологический цикл погрузки нагребающими
лапами состоит из следующих операций:
- внедрение лапы в штабель породы;
- зачерпывание породы;
- перемещение породы по наклонной плите грузчика
до передаточного конвейера;
- холостое движение лапы
Погрузочные нагребающие лапы
Производительность (м3/с) нагребающей лапы по
погрузке:
Qл Vл z n
V л - объем горной массы, транспортируемый лапой за
один ход качания, м3;
z - число нагребающих лап;
n - частота качания лап, с-1
Погрузочные нагребающие лапы
Объем породы, м3, транспортируемый лапой за
один ход качания
V л 0 ,5 B з d т hгр
B з - ширина передней кромки плиты стола грузчика, м;
d m - расстояние между траекториями движения лап,
hг р
которое ориентировочно равно диаметру ведущих
дисков, м;
- средняя высота слоя нагребаемой породы, которая
принимается равной (1,0...2,0) высоты нагребающей
лапы, м;
Погрузочные нагребающие лапы
Работа (Дж), совершаемая лапой за одно качание,
определяется суммированием работ на отрыв породы от штабеля,
перемещения её по плите стола грузчика и подъёма на высоту разгрузки
на передаточный конвейер
Aл W р k ш G hп f п
W - сопротивление отрыву породы от штабеля, Н;
р - путь, проходимый лапой при отделении породы от
штабеля, м;
k ш = 2 - коэффициент заштыбовки;
G - вес породы, перемещаемый лапой, Н;
h п - высота погрузки на передаточный конвейер, м;
f - коэффициент трения породы по плите грузчика;
- путь, проходимый породой по плите грузчика, м.
п
Погрузочные нагребающие лапы
Сопротивление отрыву породы от штабеля, Н
W в kв
- длина внедряющейся в штабель кромки
лапы,
м;
в
k-вудельное сопротивление внедрения лапы, Н/м.
Погрузочные нагребающие лапы
Вес породы, перемещаемый лапой, Н:
G Vл g
g
- насыпная плотность породы, т/м3;
- ускорение свободного падения, м/с2.
Погрузочные нагребающие лапы
Мощность привода лапы, кВт
Nл
Aл n
- КПД привода лапы
Slide 20
Доцент Кухарь В.Ю.
кафедра горных машин и
инжиниринга, ГВУЗ "НГУ"
Курс
Технология и оборудование
горного производства
Лекция 10
ОРГАНЫ ПОГРУЗКИ ГОРНЫХ КОМБАЙНОВ
Механизированная погрузка отбитой горной
массы производится при выемке пологих и
наклонных (до 35) пластов и проходке
горизонтальных и наклонных выработок.
При выемке крутых пластов и проходке
восстающих выработок транспортирование
отбитой горной массы от органа разрушения
производится самотеком под действием сил
гравитации.
Механическая погрузка отбитой горной массы
представляет собой две технологические
операции:
- зачерпывание разрушенной горной массы
- транспортирование ее к месту погрузки
(на лавовый или штрековый конвейер,
вагонетки или другие транспортные средства).
У современных очистных комбайнов
операции зачерпывания и транспортировки
совмещены и реализованы в конструкции
самого органа разрушения.
Такое совмещение функций в одном органе
упрощает конструкцию, уменьшает габариты
очистного комбайна и обеспечивает его работу
при минимальном обнажении кровли.
У проходческих комбайнов совмещение
операций зачерпывания и транспортировки
практически невозможно.
Зачерпывающая часть у этих комбайнов
осуществляет захват отбитой породы из
штабеля и производит погрузку ее на
передаточный конвейер (скребковый или
ленточный), который располагается вдоль
продольной оси комбайна, является второй
частью погрузочного органа и транспортирует
породу до перегружателя, штрекового
конвейера или вагонетки.
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- обеспечивать максимальную производительность
комбайна в конкретных условиях эксплуатации, то
есть должно обеспечиваться условие
Q гр Q к
Q гр Q к
Q гр (2...3)Q
когда поток поступающей на погрузку
отбитой породы постоянен
(буровые проходческие комбайны)
к
когда возможно внезапное
увеличение объема погружаемой
породы
(стреловые проходческие комбайны)
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- производить погрузку отбитой горной массы без
большого просыпания по всему фронту работы
органа разрушения с эффективной зачисткой почвы;
- не переизмельчать транспортируемую породу;
- обеспечивать дополнительное разрушение
нетранспортабельных кусков;
- иметь минимальную энергоемкость процесса
погрузки;
Требования, предъявляемые к органам погрузки
-не вызывать повышенного пылеобразования;
- обеспечивать возможность самозарубки очистного
комбайна в пласт;
- быть простым по устройству, легким и удобным в
монтаже и демонтаже;
- иметь минимальные габаритные размеры и массу
при высокой эксплуатационной надежности
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по характеру взаимодействия с погружаемой горной
массой
статические, не имеющие
специального привода
активные, имеющие
специальный привод и
конструктивные элементы
для дробления негабаритных
кусков породы и
перемещения разрушенной
горной массы
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с вертикально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с горизонтально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
шнековые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
барабанные
с вертикальной осью вращения
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
лемехо-отвальные
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
ковшовые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
загребающие
лапы
загребающие
звезды
Скребковые органы погрузки
Ранее широко использовались на
широкозахватных очистных комбайнах и первых
серийных отечественных стреловых
проходческих комбайнах
Широкозахватный очистной комбайн
«Донбасс»
Стреловой проходческий комбайн
ПК3М
Скребковые органы погрузки
В настоящее время скребковые органы погрузки
применяются на проходческих комбайнах
Машина поддирочно-погрузочная
МПР
Стреловой проходческий комбайн
КПЛ
Скребковые органы погрузки
Недостатки:
- значительное переизмельчение угля и
пылеобразование;
- низкий механический КПД и интенсивный износ
элементов направляющих ручьев бара и самой
цепи;
- значительные габаритные размеры и масса;
ограниченные возможности по погрузке
крупнокусковой крепкой породы
Шнековые органы погрузки
Совмещают в себе одновременно функцию
разрушения пласта и погрузки разрушенной
массы на забойный конвейер
Узкозахватный очистной комбайн
К-500
Проходческо-очистной комбайн
Урал-10А
Шнековые органы погрузки
Достоинства:
достаточно простая конструкция;
относительно высокий механический КПД;
повышенная прочность и долговечность
Шнековые органы погрузки
Производительность (м3/с) шнекового органа
разрушения по погрузке:
'
n 2
ш
2
D ш d ш S
Qш
N з и
4
cos ш
n - частота вращения шнека, с-1;
наружный диаметр шнека, м;
d ш - диаметр ступицы шнека, м;
'
S - шаг спирали шнека, м;
ш - толщина лопасти шнека, м;
ш - угол подъема лопасти шнека;
N з - число заходов шнека;
и - коэффициент использования сечения шнека на
выходе.
Dш -
Шнековые органы погрузки
Частота вращения шнекового органа разрушения по
условию отсутствия заштыбовки должна быть
больше критической его частоты вращения, с-1:
n кр
4 В з V пр Н р k 1 Н 0
2
Dш
2
dш
'
ш
S
N з
cos ш
и
В з - ширина захвата органа разрушения, м;
V пр
Нр
k1
- расчетная скорость подачи комбайна, м/с;
- расчетная мощность пласта, м;
- коэффициент, учитывающий часть угля,
подлежащего погрузке
Шнековые органы погрузки
Производительность шнека по погрузке
увеличивается в 1,5 - 2,0 раза с применением
зачистных щитков, которые удерживают отбитый
уголь в зоне шнека.
Шнековые органы погрузки
Сила сопротивления погрузке породы для
шнекового органа разрушения, Н
при работе без подпорного щитка Fпогр 100 h об
при работе с подпорным щитком Fпогр 350 hоб
подача за один оборот шнека
h об
100 V пр
n
Шнековые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку шнеком,
определяется из выражения, кВт
Pпогр
F погр D и n
60 1000
Лемехо-отвальные органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
повышенная прочность и долговечность;
не измельчают отбитый уголь;
не поднимают пыли
Недостатки:
значительные тяговые усилия для
перемещения вдоль забоя
Лемехо-отвальные органы погрузки
В настоящее время лемехо-отвальные
погрузочные органы применяются только в
стругах.
Это позволяет совмещать в одной конструкции
функции отделения угля от массива и его
погрузки на забойный конвейер
Лемехо-отвальные органы погрузки
Производительность (т/с) лемехо-отвального органа
по погрузке:
Q гр H р h V с
H р - расчетная мощность пласта, м;
h - толщина снимаемой стругом стружки, м;
V с - скорость перемещения струга вдоль лавы, м/с;
- плотность угля, т/м3.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Результирующая сила погрузки угля стругом, Н
Fп F1 F2 F3 F4 F5
F1 - сила внедрения погрузочной поверхности струга в
F2
F3
F4
F5
штабель угля, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга до уровня высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга выше высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля на конвейер, Н;
- сила сопротивления внутреннему трению в
штабеле угля перед стругом, Н.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку лемехом
струга, кВт
Pпогр
Vп
Fп V п
60 1000
- скорость перемещения струга, м/мин;
Ковшовые органы погрузки
Применяются на буровых проходческих комбайнах с
роторными или планетарными органами
разрушения
Проходческий комплекс Союз – 19
Комбайн проходческий ПК-8МА
Ковшовые органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
высокая надежность и долговечность,
повышенный механический КПД,
отсутствие своего отдельного привода
Недостатки:
существенное снижение производительности
при погрузке влажной горной массы (склонной к
налипанию);
частота вращения ковшей ограничена
возможностью их разгрузки в верхнем
положении
Ковшовые органы погрузки
Производительность (м3/с) ковшового органа по
погрузке:
Q гр V к i n
V к - емкость ковша, м3;
i - число ковшей;
n - частота вращения ковшей, мин-1;
=0,1-0,15 - коэффициент заполнения ковшей
Ковшовые органы погрузки
Критическая частота вращения ротора с учетом сил
трения породы о стенки ковша, мин-1
n кр
30
g 1 f
R
g - ускорение свободного падения, м/с2;
R - радиус луча, на котором крепится ковш, м;
f = 0,3-0,4 - коэффициент трения породы о стенки ковша
Ковшовые органы погрузки
Окружное усилие на ковше при зачерпывании
горной массы из штабеля, Н
P
k V к
k -удельное сопротивление породы зачерпыванию
(0,1...0,2 МПа);
- длина пути зачерпывания, м;
V к - ёмкость ковша, м3
Ковшовые органы погрузки
Мощность, расходуемая на зачерпывание горной
массы, кВт
Nз
P in
60000
Ковшовые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на подъем горной массы
породы на высоту разгрузки
(диаметр проходимой выработки), кВт
Np
Vк i n g D
60000
- насыпная плотность породы в ковше, т/м3;
g
- ускорение свободного падения, м/с2;
D - диаметр проходимой выработки, м
Ковшовые органы погрузки
Суммарная мощность привода ковшового грузчика,
кВт
N кг N з N п
V к i n k g D
60000
Погрузочные нагребающие лапы
Применяются на стреловых проходческих
комбайнах и буропогрузочных и погрузочных
машинах
Машина буропогрузочная БПР
Погрузочные нагребающие лапы
Достоинства:
обеспечивают хорошую погрузку крупнокусковой
скальной горной породы;
обеспечивают достаточно высокую
производительность;
имеют относительно простую конструкцию;
имеют удовлетворительную надежность
Погрузочные нагребающие лапы
Технологический цикл погрузки нагребающими
лапами состоит из следующих операций:
- внедрение лапы в штабель породы;
- зачерпывание породы;
- перемещение породы по наклонной плите грузчика
до передаточного конвейера;
- холостое движение лапы
Погрузочные нагребающие лапы
Производительность (м3/с) нагребающей лапы по
погрузке:
Qл Vл z n
V л - объем горной массы, транспортируемый лапой за
один ход качания, м3;
z - число нагребающих лап;
n - частота качания лап, с-1
Погрузочные нагребающие лапы
Объем породы, м3, транспортируемый лапой за
один ход качания
V л 0 ,5 B з d т hгр
B з - ширина передней кромки плиты стола грузчика, м;
d m - расстояние между траекториями движения лап,
hг р
которое ориентировочно равно диаметру ведущих
дисков, м;
- средняя высота слоя нагребаемой породы, которая
принимается равной (1,0...2,0) высоты нагребающей
лапы, м;
Погрузочные нагребающие лапы
Работа (Дж), совершаемая лапой за одно качание,
определяется суммированием работ на отрыв породы от штабеля,
перемещения её по плите стола грузчика и подъёма на высоту разгрузки
на передаточный конвейер
Aл W р k ш G hп f п
W - сопротивление отрыву породы от штабеля, Н;
р - путь, проходимый лапой при отделении породы от
штабеля, м;
k ш = 2 - коэффициент заштыбовки;
G - вес породы, перемещаемый лапой, Н;
h п - высота погрузки на передаточный конвейер, м;
f - коэффициент трения породы по плите грузчика;
- путь, проходимый породой по плите грузчика, м.
п
Погрузочные нагребающие лапы
Сопротивление отрыву породы от штабеля, Н
W в kв
- длина внедряющейся в штабель кромки
лапы,
м;
в
k-вудельное сопротивление внедрения лапы, Н/м.
Погрузочные нагребающие лапы
Вес породы, перемещаемый лапой, Н:
G Vл g
g
- насыпная плотность породы, т/м3;
- ускорение свободного падения, м/с2.
Погрузочные нагребающие лапы
Мощность привода лапы, кВт
Nл
Aл n
- КПД привода лапы
Slide 21
Доцент Кухарь В.Ю.
кафедра горных машин и
инжиниринга, ГВУЗ "НГУ"
Курс
Технология и оборудование
горного производства
Лекция 10
ОРГАНЫ ПОГРУЗКИ ГОРНЫХ КОМБАЙНОВ
Механизированная погрузка отбитой горной
массы производится при выемке пологих и
наклонных (до 35) пластов и проходке
горизонтальных и наклонных выработок.
При выемке крутых пластов и проходке
восстающих выработок транспортирование
отбитой горной массы от органа разрушения
производится самотеком под действием сил
гравитации.
Механическая погрузка отбитой горной массы
представляет собой две технологические
операции:
- зачерпывание разрушенной горной массы
- транспортирование ее к месту погрузки
(на лавовый или штрековый конвейер,
вагонетки или другие транспортные средства).
У современных очистных комбайнов
операции зачерпывания и транспортировки
совмещены и реализованы в конструкции
самого органа разрушения.
Такое совмещение функций в одном органе
упрощает конструкцию, уменьшает габариты
очистного комбайна и обеспечивает его работу
при минимальном обнажении кровли.
У проходческих комбайнов совмещение
операций зачерпывания и транспортировки
практически невозможно.
Зачерпывающая часть у этих комбайнов
осуществляет захват отбитой породы из
штабеля и производит погрузку ее на
передаточный конвейер (скребковый или
ленточный), который располагается вдоль
продольной оси комбайна, является второй
частью погрузочного органа и транспортирует
породу до перегружателя, штрекового
конвейера или вагонетки.
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- обеспечивать максимальную производительность
комбайна в конкретных условиях эксплуатации, то
есть должно обеспечиваться условие
Q гр Q к
Q гр Q к
Q гр (2...3)Q
когда поток поступающей на погрузку
отбитой породы постоянен
(буровые проходческие комбайны)
к
когда возможно внезапное
увеличение объема погружаемой
породы
(стреловые проходческие комбайны)
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- производить погрузку отбитой горной массы без
большого просыпания по всему фронту работы
органа разрушения с эффективной зачисткой почвы;
- не переизмельчать транспортируемую породу;
- обеспечивать дополнительное разрушение
нетранспортабельных кусков;
- иметь минимальную энергоемкость процесса
погрузки;
Требования, предъявляемые к органам погрузки
-не вызывать повышенного пылеобразования;
- обеспечивать возможность самозарубки очистного
комбайна в пласт;
- быть простым по устройству, легким и удобным в
монтаже и демонтаже;
- иметь минимальные габаритные размеры и массу
при высокой эксплуатационной надежности
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по характеру взаимодействия с погружаемой горной
массой
статические, не имеющие
специального привода
активные, имеющие
специальный привод и
конструктивные элементы
для дробления негабаритных
кусков породы и
перемещения разрушенной
горной массы
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с вертикально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с горизонтально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
шнековые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
барабанные
с вертикальной осью вращения
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
лемехо-отвальные
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
ковшовые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
загребающие
лапы
загребающие
звезды
Скребковые органы погрузки
Ранее широко использовались на
широкозахватных очистных комбайнах и первых
серийных отечественных стреловых
проходческих комбайнах
Широкозахватный очистной комбайн
«Донбасс»
Стреловой проходческий комбайн
ПК3М
Скребковые органы погрузки
В настоящее время скребковые органы погрузки
применяются на проходческих комбайнах
Машина поддирочно-погрузочная
МПР
Стреловой проходческий комбайн
КПЛ
Скребковые органы погрузки
Недостатки:
- значительное переизмельчение угля и
пылеобразование;
- низкий механический КПД и интенсивный износ
элементов направляющих ручьев бара и самой
цепи;
- значительные габаритные размеры и масса;
ограниченные возможности по погрузке
крупнокусковой крепкой породы
Шнековые органы погрузки
Совмещают в себе одновременно функцию
разрушения пласта и погрузки разрушенной
массы на забойный конвейер
Узкозахватный очистной комбайн
К-500
Проходческо-очистной комбайн
Урал-10А
Шнековые органы погрузки
Достоинства:
достаточно простая конструкция;
относительно высокий механический КПД;
повышенная прочность и долговечность
Шнековые органы погрузки
Производительность (м3/с) шнекового органа
разрушения по погрузке:
'
n 2
ш
2
D ш d ш S
Qш
N з и
4
cos ш
n - частота вращения шнека, с-1;
наружный диаметр шнека, м;
d ш - диаметр ступицы шнека, м;
'
S - шаг спирали шнека, м;
ш - толщина лопасти шнека, м;
ш - угол подъема лопасти шнека;
N з - число заходов шнека;
и - коэффициент использования сечения шнека на
выходе.
Dш -
Шнековые органы погрузки
Частота вращения шнекового органа разрушения по
условию отсутствия заштыбовки должна быть
больше критической его частоты вращения, с-1:
n кр
4 В з V пр Н р k 1 Н 0
2
Dш
2
dш
'
ш
S
N з
cos ш
и
В з - ширина захвата органа разрушения, м;
V пр
Нр
k1
- расчетная скорость подачи комбайна, м/с;
- расчетная мощность пласта, м;
- коэффициент, учитывающий часть угля,
подлежащего погрузке
Шнековые органы погрузки
Производительность шнека по погрузке
увеличивается в 1,5 - 2,0 раза с применением
зачистных щитков, которые удерживают отбитый
уголь в зоне шнека.
Шнековые органы погрузки
Сила сопротивления погрузке породы для
шнекового органа разрушения, Н
при работе без подпорного щитка Fпогр 100 h об
при работе с подпорным щитком Fпогр 350 hоб
подача за один оборот шнека
h об
100 V пр
n
Шнековые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку шнеком,
определяется из выражения, кВт
Pпогр
F погр D и n
60 1000
Лемехо-отвальные органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
повышенная прочность и долговечность;
не измельчают отбитый уголь;
не поднимают пыли
Недостатки:
значительные тяговые усилия для
перемещения вдоль забоя
Лемехо-отвальные органы погрузки
В настоящее время лемехо-отвальные
погрузочные органы применяются только в
стругах.
Это позволяет совмещать в одной конструкции
функции отделения угля от массива и его
погрузки на забойный конвейер
Лемехо-отвальные органы погрузки
Производительность (т/с) лемехо-отвального органа
по погрузке:
Q гр H р h V с
H р - расчетная мощность пласта, м;
h - толщина снимаемой стругом стружки, м;
V с - скорость перемещения струга вдоль лавы, м/с;
- плотность угля, т/м3.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Результирующая сила погрузки угля стругом, Н
Fп F1 F2 F3 F4 F5
F1 - сила внедрения погрузочной поверхности струга в
F2
F3
F4
F5
штабель угля, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга до уровня высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга выше высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля на конвейер, Н;
- сила сопротивления внутреннему трению в
штабеле угля перед стругом, Н.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку лемехом
струга, кВт
Pпогр
Vп
Fп V п
60 1000
- скорость перемещения струга, м/мин;
Ковшовые органы погрузки
Применяются на буровых проходческих комбайнах с
роторными или планетарными органами
разрушения
Проходческий комплекс Союз – 19
Комбайн проходческий ПК-8МА
Ковшовые органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
высокая надежность и долговечность,
повышенный механический КПД,
отсутствие своего отдельного привода
Недостатки:
существенное снижение производительности
при погрузке влажной горной массы (склонной к
налипанию);
частота вращения ковшей ограничена
возможностью их разгрузки в верхнем
положении
Ковшовые органы погрузки
Производительность (м3/с) ковшового органа по
погрузке:
Q гр V к i n
V к - емкость ковша, м3;
i - число ковшей;
n - частота вращения ковшей, мин-1;
=0,1-0,15 - коэффициент заполнения ковшей
Ковшовые органы погрузки
Критическая частота вращения ротора с учетом сил
трения породы о стенки ковша, мин-1
n кр
30
g 1 f
R
g - ускорение свободного падения, м/с2;
R - радиус луча, на котором крепится ковш, м;
f = 0,3-0,4 - коэффициент трения породы о стенки ковша
Ковшовые органы погрузки
Окружное усилие на ковше при зачерпывании
горной массы из штабеля, Н
P
k V к
k -удельное сопротивление породы зачерпыванию
(0,1...0,2 МПа);
- длина пути зачерпывания, м;
V к - ёмкость ковша, м3
Ковшовые органы погрузки
Мощность, расходуемая на зачерпывание горной
массы, кВт
Nз
P in
60000
Ковшовые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на подъем горной массы
породы на высоту разгрузки
(диаметр проходимой выработки), кВт
Np
Vк i n g D
60000
- насыпная плотность породы в ковше, т/м3;
g
- ускорение свободного падения, м/с2;
D - диаметр проходимой выработки, м
Ковшовые органы погрузки
Суммарная мощность привода ковшового грузчика,
кВт
N кг N з N п
V к i n k g D
60000
Погрузочные нагребающие лапы
Применяются на стреловых проходческих
комбайнах и буропогрузочных и погрузочных
машинах
Машина буропогрузочная БПР
Погрузочные нагребающие лапы
Достоинства:
обеспечивают хорошую погрузку крупнокусковой
скальной горной породы;
обеспечивают достаточно высокую
производительность;
имеют относительно простую конструкцию;
имеют удовлетворительную надежность
Погрузочные нагребающие лапы
Технологический цикл погрузки нагребающими
лапами состоит из следующих операций:
- внедрение лапы в штабель породы;
- зачерпывание породы;
- перемещение породы по наклонной плите грузчика
до передаточного конвейера;
- холостое движение лапы
Погрузочные нагребающие лапы
Производительность (м3/с) нагребающей лапы по
погрузке:
Qл Vл z n
V л - объем горной массы, транспортируемый лапой за
один ход качания, м3;
z - число нагребающих лап;
n - частота качания лап, с-1
Погрузочные нагребающие лапы
Объем породы, м3, транспортируемый лапой за
один ход качания
V л 0 ,5 B з d т hгр
B з - ширина передней кромки плиты стола грузчика, м;
d m - расстояние между траекториями движения лап,
hг р
которое ориентировочно равно диаметру ведущих
дисков, м;
- средняя высота слоя нагребаемой породы, которая
принимается равной (1,0...2,0) высоты нагребающей
лапы, м;
Погрузочные нагребающие лапы
Работа (Дж), совершаемая лапой за одно качание,
определяется суммированием работ на отрыв породы от штабеля,
перемещения её по плите стола грузчика и подъёма на высоту разгрузки
на передаточный конвейер
Aл W р k ш G hп f п
W - сопротивление отрыву породы от штабеля, Н;
р - путь, проходимый лапой при отделении породы от
штабеля, м;
k ш = 2 - коэффициент заштыбовки;
G - вес породы, перемещаемый лапой, Н;
h п - высота погрузки на передаточный конвейер, м;
f - коэффициент трения породы по плите грузчика;
- путь, проходимый породой по плите грузчика, м.
п
Погрузочные нагребающие лапы
Сопротивление отрыву породы от штабеля, Н
W в kв
- длина внедряющейся в штабель кромки
лапы,
м;
в
k-вудельное сопротивление внедрения лапы, Н/м.
Погрузочные нагребающие лапы
Вес породы, перемещаемый лапой, Н:
G Vл g
g
- насыпная плотность породы, т/м3;
- ускорение свободного падения, м/с2.
Погрузочные нагребающие лапы
Мощность привода лапы, кВт
Nл
Aл n
- КПД привода лапы
Slide 22
Доцент Кухарь В.Ю.
кафедра горных машин и
инжиниринга, ГВУЗ "НГУ"
Курс
Технология и оборудование
горного производства
Лекция 10
ОРГАНЫ ПОГРУЗКИ ГОРНЫХ КОМБАЙНОВ
Механизированная погрузка отбитой горной
массы производится при выемке пологих и
наклонных (до 35) пластов и проходке
горизонтальных и наклонных выработок.
При выемке крутых пластов и проходке
восстающих выработок транспортирование
отбитой горной массы от органа разрушения
производится самотеком под действием сил
гравитации.
Механическая погрузка отбитой горной массы
представляет собой две технологические
операции:
- зачерпывание разрушенной горной массы
- транспортирование ее к месту погрузки
(на лавовый или штрековый конвейер,
вагонетки или другие транспортные средства).
У современных очистных комбайнов
операции зачерпывания и транспортировки
совмещены и реализованы в конструкции
самого органа разрушения.
Такое совмещение функций в одном органе
упрощает конструкцию, уменьшает габариты
очистного комбайна и обеспечивает его работу
при минимальном обнажении кровли.
У проходческих комбайнов совмещение
операций зачерпывания и транспортировки
практически невозможно.
Зачерпывающая часть у этих комбайнов
осуществляет захват отбитой породы из
штабеля и производит погрузку ее на
передаточный конвейер (скребковый или
ленточный), который располагается вдоль
продольной оси комбайна, является второй
частью погрузочного органа и транспортирует
породу до перегружателя, штрекового
конвейера или вагонетки.
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- обеспечивать максимальную производительность
комбайна в конкретных условиях эксплуатации, то
есть должно обеспечиваться условие
Q гр Q к
Q гр Q к
Q гр (2...3)Q
когда поток поступающей на погрузку
отбитой породы постоянен
(буровые проходческие комбайны)
к
когда возможно внезапное
увеличение объема погружаемой
породы
(стреловые проходческие комбайны)
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- производить погрузку отбитой горной массы без
большого просыпания по всему фронту работы
органа разрушения с эффективной зачисткой почвы;
- не переизмельчать транспортируемую породу;
- обеспечивать дополнительное разрушение
нетранспортабельных кусков;
- иметь минимальную энергоемкость процесса
погрузки;
Требования, предъявляемые к органам погрузки
-не вызывать повышенного пылеобразования;
- обеспечивать возможность самозарубки очистного
комбайна в пласт;
- быть простым по устройству, легким и удобным в
монтаже и демонтаже;
- иметь минимальные габаритные размеры и массу
при высокой эксплуатационной надежности
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по характеру взаимодействия с погружаемой горной
массой
статические, не имеющие
специального привода
активные, имеющие
специальный привод и
конструктивные элементы
для дробления негабаритных
кусков породы и
перемещения разрушенной
горной массы
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с вертикально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с горизонтально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
шнековые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
барабанные
с вертикальной осью вращения
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
лемехо-отвальные
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
ковшовые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
загребающие
лапы
загребающие
звезды
Скребковые органы погрузки
Ранее широко использовались на
широкозахватных очистных комбайнах и первых
серийных отечественных стреловых
проходческих комбайнах
Широкозахватный очистной комбайн
«Донбасс»
Стреловой проходческий комбайн
ПК3М
Скребковые органы погрузки
В настоящее время скребковые органы погрузки
применяются на проходческих комбайнах
Машина поддирочно-погрузочная
МПР
Стреловой проходческий комбайн
КПЛ
Скребковые органы погрузки
Недостатки:
- значительное переизмельчение угля и
пылеобразование;
- низкий механический КПД и интенсивный износ
элементов направляющих ручьев бара и самой
цепи;
- значительные габаритные размеры и масса;
ограниченные возможности по погрузке
крупнокусковой крепкой породы
Шнековые органы погрузки
Совмещают в себе одновременно функцию
разрушения пласта и погрузки разрушенной
массы на забойный конвейер
Узкозахватный очистной комбайн
К-500
Проходческо-очистной комбайн
Урал-10А
Шнековые органы погрузки
Достоинства:
достаточно простая конструкция;
относительно высокий механический КПД;
повышенная прочность и долговечность
Шнековые органы погрузки
Производительность (м3/с) шнекового органа
разрушения по погрузке:
'
n 2
ш
2
D ш d ш S
Qш
N з и
4
cos ш
n - частота вращения шнека, с-1;
наружный диаметр шнека, м;
d ш - диаметр ступицы шнека, м;
'
S - шаг спирали шнека, м;
ш - толщина лопасти шнека, м;
ш - угол подъема лопасти шнека;
N з - число заходов шнека;
и - коэффициент использования сечения шнека на
выходе.
Dш -
Шнековые органы погрузки
Частота вращения шнекового органа разрушения по
условию отсутствия заштыбовки должна быть
больше критической его частоты вращения, с-1:
n кр
4 В з V пр Н р k 1 Н 0
2
Dш
2
dш
'
ш
S
N з
cos ш
и
В з - ширина захвата органа разрушения, м;
V пр
Нр
k1
- расчетная скорость подачи комбайна, м/с;
- расчетная мощность пласта, м;
- коэффициент, учитывающий часть угля,
подлежащего погрузке
Шнековые органы погрузки
Производительность шнека по погрузке
увеличивается в 1,5 - 2,0 раза с применением
зачистных щитков, которые удерживают отбитый
уголь в зоне шнека.
Шнековые органы погрузки
Сила сопротивления погрузке породы для
шнекового органа разрушения, Н
при работе без подпорного щитка Fпогр 100 h об
при работе с подпорным щитком Fпогр 350 hоб
подача за один оборот шнека
h об
100 V пр
n
Шнековые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку шнеком,
определяется из выражения, кВт
Pпогр
F погр D и n
60 1000
Лемехо-отвальные органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
повышенная прочность и долговечность;
не измельчают отбитый уголь;
не поднимают пыли
Недостатки:
значительные тяговые усилия для
перемещения вдоль забоя
Лемехо-отвальные органы погрузки
В настоящее время лемехо-отвальные
погрузочные органы применяются только в
стругах.
Это позволяет совмещать в одной конструкции
функции отделения угля от массива и его
погрузки на забойный конвейер
Лемехо-отвальные органы погрузки
Производительность (т/с) лемехо-отвального органа
по погрузке:
Q гр H р h V с
H р - расчетная мощность пласта, м;
h - толщина снимаемой стругом стружки, м;
V с - скорость перемещения струга вдоль лавы, м/с;
- плотность угля, т/м3.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Результирующая сила погрузки угля стругом, Н
Fп F1 F2 F3 F4 F5
F1 - сила внедрения погрузочной поверхности струга в
F2
F3
F4
F5
штабель угля, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга до уровня высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга выше высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля на конвейер, Н;
- сила сопротивления внутреннему трению в
штабеле угля перед стругом, Н.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку лемехом
струга, кВт
Pпогр
Vп
Fп V п
60 1000
- скорость перемещения струга, м/мин;
Ковшовые органы погрузки
Применяются на буровых проходческих комбайнах с
роторными или планетарными органами
разрушения
Проходческий комплекс Союз – 19
Комбайн проходческий ПК-8МА
Ковшовые органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
высокая надежность и долговечность,
повышенный механический КПД,
отсутствие своего отдельного привода
Недостатки:
существенное снижение производительности
при погрузке влажной горной массы (склонной к
налипанию);
частота вращения ковшей ограничена
возможностью их разгрузки в верхнем
положении
Ковшовые органы погрузки
Производительность (м3/с) ковшового органа по
погрузке:
Q гр V к i n
V к - емкость ковша, м3;
i - число ковшей;
n - частота вращения ковшей, мин-1;
=0,1-0,15 - коэффициент заполнения ковшей
Ковшовые органы погрузки
Критическая частота вращения ротора с учетом сил
трения породы о стенки ковша, мин-1
n кр
30
g 1 f
R
g - ускорение свободного падения, м/с2;
R - радиус луча, на котором крепится ковш, м;
f = 0,3-0,4 - коэффициент трения породы о стенки ковша
Ковшовые органы погрузки
Окружное усилие на ковше при зачерпывании
горной массы из штабеля, Н
P
k V к
k -удельное сопротивление породы зачерпыванию
(0,1...0,2 МПа);
- длина пути зачерпывания, м;
V к - ёмкость ковша, м3
Ковшовые органы погрузки
Мощность, расходуемая на зачерпывание горной
массы, кВт
Nз
P in
60000
Ковшовые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на подъем горной массы
породы на высоту разгрузки
(диаметр проходимой выработки), кВт
Np
Vк i n g D
60000
- насыпная плотность породы в ковше, т/м3;
g
- ускорение свободного падения, м/с2;
D - диаметр проходимой выработки, м
Ковшовые органы погрузки
Суммарная мощность привода ковшового грузчика,
кВт
N кг N з N п
V к i n k g D
60000
Погрузочные нагребающие лапы
Применяются на стреловых проходческих
комбайнах и буропогрузочных и погрузочных
машинах
Машина буропогрузочная БПР
Погрузочные нагребающие лапы
Достоинства:
обеспечивают хорошую погрузку крупнокусковой
скальной горной породы;
обеспечивают достаточно высокую
производительность;
имеют относительно простую конструкцию;
имеют удовлетворительную надежность
Погрузочные нагребающие лапы
Технологический цикл погрузки нагребающими
лапами состоит из следующих операций:
- внедрение лапы в штабель породы;
- зачерпывание породы;
- перемещение породы по наклонной плите грузчика
до передаточного конвейера;
- холостое движение лапы
Погрузочные нагребающие лапы
Производительность (м3/с) нагребающей лапы по
погрузке:
Qл Vл z n
V л - объем горной массы, транспортируемый лапой за
один ход качания, м3;
z - число нагребающих лап;
n - частота качания лап, с-1
Погрузочные нагребающие лапы
Объем породы, м3, транспортируемый лапой за
один ход качания
V л 0 ,5 B з d т hгр
B з - ширина передней кромки плиты стола грузчика, м;
d m - расстояние между траекториями движения лап,
hг р
которое ориентировочно равно диаметру ведущих
дисков, м;
- средняя высота слоя нагребаемой породы, которая
принимается равной (1,0...2,0) высоты нагребающей
лапы, м;
Погрузочные нагребающие лапы
Работа (Дж), совершаемая лапой за одно качание,
определяется суммированием работ на отрыв породы от штабеля,
перемещения её по плите стола грузчика и подъёма на высоту разгрузки
на передаточный конвейер
Aл W р k ш G hп f п
W - сопротивление отрыву породы от штабеля, Н;
р - путь, проходимый лапой при отделении породы от
штабеля, м;
k ш = 2 - коэффициент заштыбовки;
G - вес породы, перемещаемый лапой, Н;
h п - высота погрузки на передаточный конвейер, м;
f - коэффициент трения породы по плите грузчика;
- путь, проходимый породой по плите грузчика, м.
п
Погрузочные нагребающие лапы
Сопротивление отрыву породы от штабеля, Н
W в kв
- длина внедряющейся в штабель кромки
лапы,
м;
в
k-вудельное сопротивление внедрения лапы, Н/м.
Погрузочные нагребающие лапы
Вес породы, перемещаемый лапой, Н:
G Vл g
g
- насыпная плотность породы, т/м3;
- ускорение свободного падения, м/с2.
Погрузочные нагребающие лапы
Мощность привода лапы, кВт
Nл
Aл n
- КПД привода лапы
Slide 23
Доцент Кухарь В.Ю.
кафедра горных машин и
инжиниринга, ГВУЗ "НГУ"
Курс
Технология и оборудование
горного производства
Лекция 10
ОРГАНЫ ПОГРУЗКИ ГОРНЫХ КОМБАЙНОВ
Механизированная погрузка отбитой горной
массы производится при выемке пологих и
наклонных (до 35) пластов и проходке
горизонтальных и наклонных выработок.
При выемке крутых пластов и проходке
восстающих выработок транспортирование
отбитой горной массы от органа разрушения
производится самотеком под действием сил
гравитации.
Механическая погрузка отбитой горной массы
представляет собой две технологические
операции:
- зачерпывание разрушенной горной массы
- транспортирование ее к месту погрузки
(на лавовый или штрековый конвейер,
вагонетки или другие транспортные средства).
У современных очистных комбайнов
операции зачерпывания и транспортировки
совмещены и реализованы в конструкции
самого органа разрушения.
Такое совмещение функций в одном органе
упрощает конструкцию, уменьшает габариты
очистного комбайна и обеспечивает его работу
при минимальном обнажении кровли.
У проходческих комбайнов совмещение
операций зачерпывания и транспортировки
практически невозможно.
Зачерпывающая часть у этих комбайнов
осуществляет захват отбитой породы из
штабеля и производит погрузку ее на
передаточный конвейер (скребковый или
ленточный), который располагается вдоль
продольной оси комбайна, является второй
частью погрузочного органа и транспортирует
породу до перегружателя, штрекового
конвейера или вагонетки.
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- обеспечивать максимальную производительность
комбайна в конкретных условиях эксплуатации, то
есть должно обеспечиваться условие
Q гр Q к
Q гр Q к
Q гр (2...3)Q
когда поток поступающей на погрузку
отбитой породы постоянен
(буровые проходческие комбайны)
к
когда возможно внезапное
увеличение объема погружаемой
породы
(стреловые проходческие комбайны)
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- производить погрузку отбитой горной массы без
большого просыпания по всему фронту работы
органа разрушения с эффективной зачисткой почвы;
- не переизмельчать транспортируемую породу;
- обеспечивать дополнительное разрушение
нетранспортабельных кусков;
- иметь минимальную энергоемкость процесса
погрузки;
Требования, предъявляемые к органам погрузки
-не вызывать повышенного пылеобразования;
- обеспечивать возможность самозарубки очистного
комбайна в пласт;
- быть простым по устройству, легким и удобным в
монтаже и демонтаже;
- иметь минимальные габаритные размеры и массу
при высокой эксплуатационной надежности
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по характеру взаимодействия с погружаемой горной
массой
статические, не имеющие
специального привода
активные, имеющие
специальный привод и
конструктивные элементы
для дробления негабаритных
кусков породы и
перемещения разрушенной
горной массы
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с вертикально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с горизонтально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
шнековые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
барабанные
с вертикальной осью вращения
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
лемехо-отвальные
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
ковшовые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
загребающие
лапы
загребающие
звезды
Скребковые органы погрузки
Ранее широко использовались на
широкозахватных очистных комбайнах и первых
серийных отечественных стреловых
проходческих комбайнах
Широкозахватный очистной комбайн
«Донбасс»
Стреловой проходческий комбайн
ПК3М
Скребковые органы погрузки
В настоящее время скребковые органы погрузки
применяются на проходческих комбайнах
Машина поддирочно-погрузочная
МПР
Стреловой проходческий комбайн
КПЛ
Скребковые органы погрузки
Недостатки:
- значительное переизмельчение угля и
пылеобразование;
- низкий механический КПД и интенсивный износ
элементов направляющих ручьев бара и самой
цепи;
- значительные габаритные размеры и масса;
ограниченные возможности по погрузке
крупнокусковой крепкой породы
Шнековые органы погрузки
Совмещают в себе одновременно функцию
разрушения пласта и погрузки разрушенной
массы на забойный конвейер
Узкозахватный очистной комбайн
К-500
Проходческо-очистной комбайн
Урал-10А
Шнековые органы погрузки
Достоинства:
достаточно простая конструкция;
относительно высокий механический КПД;
повышенная прочность и долговечность
Шнековые органы погрузки
Производительность (м3/с) шнекового органа
разрушения по погрузке:
'
n 2
ш
2
D ш d ш S
Qш
N з и
4
cos ш
n - частота вращения шнека, с-1;
наружный диаметр шнека, м;
d ш - диаметр ступицы шнека, м;
'
S - шаг спирали шнека, м;
ш - толщина лопасти шнека, м;
ш - угол подъема лопасти шнека;
N з - число заходов шнека;
и - коэффициент использования сечения шнека на
выходе.
Dш -
Шнековые органы погрузки
Частота вращения шнекового органа разрушения по
условию отсутствия заштыбовки должна быть
больше критической его частоты вращения, с-1:
n кр
4 В з V пр Н р k 1 Н 0
2
Dш
2
dш
'
ш
S
N з
cos ш
и
В з - ширина захвата органа разрушения, м;
V пр
Нр
k1
- расчетная скорость подачи комбайна, м/с;
- расчетная мощность пласта, м;
- коэффициент, учитывающий часть угля,
подлежащего погрузке
Шнековые органы погрузки
Производительность шнека по погрузке
увеличивается в 1,5 - 2,0 раза с применением
зачистных щитков, которые удерживают отбитый
уголь в зоне шнека.
Шнековые органы погрузки
Сила сопротивления погрузке породы для
шнекового органа разрушения, Н
при работе без подпорного щитка Fпогр 100 h об
при работе с подпорным щитком Fпогр 350 hоб
подача за один оборот шнека
h об
100 V пр
n
Шнековые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку шнеком,
определяется из выражения, кВт
Pпогр
F погр D и n
60 1000
Лемехо-отвальные органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
повышенная прочность и долговечность;
не измельчают отбитый уголь;
не поднимают пыли
Недостатки:
значительные тяговые усилия для
перемещения вдоль забоя
Лемехо-отвальные органы погрузки
В настоящее время лемехо-отвальные
погрузочные органы применяются только в
стругах.
Это позволяет совмещать в одной конструкции
функции отделения угля от массива и его
погрузки на забойный конвейер
Лемехо-отвальные органы погрузки
Производительность (т/с) лемехо-отвального органа
по погрузке:
Q гр H р h V с
H р - расчетная мощность пласта, м;
h - толщина снимаемой стругом стружки, м;
V с - скорость перемещения струга вдоль лавы, м/с;
- плотность угля, т/м3.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Результирующая сила погрузки угля стругом, Н
Fп F1 F2 F3 F4 F5
F1 - сила внедрения погрузочной поверхности струга в
F2
F3
F4
F5
штабель угля, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга до уровня высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга выше высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля на конвейер, Н;
- сила сопротивления внутреннему трению в
штабеле угля перед стругом, Н.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку лемехом
струга, кВт
Pпогр
Vп
Fп V п
60 1000
- скорость перемещения струга, м/мин;
Ковшовые органы погрузки
Применяются на буровых проходческих комбайнах с
роторными или планетарными органами
разрушения
Проходческий комплекс Союз – 19
Комбайн проходческий ПК-8МА
Ковшовые органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
высокая надежность и долговечность,
повышенный механический КПД,
отсутствие своего отдельного привода
Недостатки:
существенное снижение производительности
при погрузке влажной горной массы (склонной к
налипанию);
частота вращения ковшей ограничена
возможностью их разгрузки в верхнем
положении
Ковшовые органы погрузки
Производительность (м3/с) ковшового органа по
погрузке:
Q гр V к i n
V к - емкость ковша, м3;
i - число ковшей;
n - частота вращения ковшей, мин-1;
=0,1-0,15 - коэффициент заполнения ковшей
Ковшовые органы погрузки
Критическая частота вращения ротора с учетом сил
трения породы о стенки ковша, мин-1
n кр
30
g 1 f
R
g - ускорение свободного падения, м/с2;
R - радиус луча, на котором крепится ковш, м;
f = 0,3-0,4 - коэффициент трения породы о стенки ковша
Ковшовые органы погрузки
Окружное усилие на ковше при зачерпывании
горной массы из штабеля, Н
P
k V к
k -удельное сопротивление породы зачерпыванию
(0,1...0,2 МПа);
- длина пути зачерпывания, м;
V к - ёмкость ковша, м3
Ковшовые органы погрузки
Мощность, расходуемая на зачерпывание горной
массы, кВт
Nз
P in
60000
Ковшовые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на подъем горной массы
породы на высоту разгрузки
(диаметр проходимой выработки), кВт
Np
Vк i n g D
60000
- насыпная плотность породы в ковше, т/м3;
g
- ускорение свободного падения, м/с2;
D - диаметр проходимой выработки, м
Ковшовые органы погрузки
Суммарная мощность привода ковшового грузчика,
кВт
N кг N з N п
V к i n k g D
60000
Погрузочные нагребающие лапы
Применяются на стреловых проходческих
комбайнах и буропогрузочных и погрузочных
машинах
Машина буропогрузочная БПР
Погрузочные нагребающие лапы
Достоинства:
обеспечивают хорошую погрузку крупнокусковой
скальной горной породы;
обеспечивают достаточно высокую
производительность;
имеют относительно простую конструкцию;
имеют удовлетворительную надежность
Погрузочные нагребающие лапы
Технологический цикл погрузки нагребающими
лапами состоит из следующих операций:
- внедрение лапы в штабель породы;
- зачерпывание породы;
- перемещение породы по наклонной плите грузчика
до передаточного конвейера;
- холостое движение лапы
Погрузочные нагребающие лапы
Производительность (м3/с) нагребающей лапы по
погрузке:
Qл Vл z n
V л - объем горной массы, транспортируемый лапой за
один ход качания, м3;
z - число нагребающих лап;
n - частота качания лап, с-1
Погрузочные нагребающие лапы
Объем породы, м3, транспортируемый лапой за
один ход качания
V л 0 ,5 B з d т hгр
B з - ширина передней кромки плиты стола грузчика, м;
d m - расстояние между траекториями движения лап,
hг р
которое ориентировочно равно диаметру ведущих
дисков, м;
- средняя высота слоя нагребаемой породы, которая
принимается равной (1,0...2,0) высоты нагребающей
лапы, м;
Погрузочные нагребающие лапы
Работа (Дж), совершаемая лапой за одно качание,
определяется суммированием работ на отрыв породы от штабеля,
перемещения её по плите стола грузчика и подъёма на высоту разгрузки
на передаточный конвейер
Aл W р k ш G hп f п
W - сопротивление отрыву породы от штабеля, Н;
р - путь, проходимый лапой при отделении породы от
штабеля, м;
k ш = 2 - коэффициент заштыбовки;
G - вес породы, перемещаемый лапой, Н;
h п - высота погрузки на передаточный конвейер, м;
f - коэффициент трения породы по плите грузчика;
- путь, проходимый породой по плите грузчика, м.
п
Погрузочные нагребающие лапы
Сопротивление отрыву породы от штабеля, Н
W в kв
- длина внедряющейся в штабель кромки
лапы,
м;
в
k-вудельное сопротивление внедрения лапы, Н/м.
Погрузочные нагребающие лапы
Вес породы, перемещаемый лапой, Н:
G Vл g
g
- насыпная плотность породы, т/м3;
- ускорение свободного падения, м/с2.
Погрузочные нагребающие лапы
Мощность привода лапы, кВт
Nл
Aл n
- КПД привода лапы
Slide 24
Доцент Кухарь В.Ю.
кафедра горных машин и
инжиниринга, ГВУЗ "НГУ"
Курс
Технология и оборудование
горного производства
Лекция 10
ОРГАНЫ ПОГРУЗКИ ГОРНЫХ КОМБАЙНОВ
Механизированная погрузка отбитой горной
массы производится при выемке пологих и
наклонных (до 35) пластов и проходке
горизонтальных и наклонных выработок.
При выемке крутых пластов и проходке
восстающих выработок транспортирование
отбитой горной массы от органа разрушения
производится самотеком под действием сил
гравитации.
Механическая погрузка отбитой горной массы
представляет собой две технологические
операции:
- зачерпывание разрушенной горной массы
- транспортирование ее к месту погрузки
(на лавовый или штрековый конвейер,
вагонетки или другие транспортные средства).
У современных очистных комбайнов
операции зачерпывания и транспортировки
совмещены и реализованы в конструкции
самого органа разрушения.
Такое совмещение функций в одном органе
упрощает конструкцию, уменьшает габариты
очистного комбайна и обеспечивает его работу
при минимальном обнажении кровли.
У проходческих комбайнов совмещение
операций зачерпывания и транспортировки
практически невозможно.
Зачерпывающая часть у этих комбайнов
осуществляет захват отбитой породы из
штабеля и производит погрузку ее на
передаточный конвейер (скребковый или
ленточный), который располагается вдоль
продольной оси комбайна, является второй
частью погрузочного органа и транспортирует
породу до перегружателя, штрекового
конвейера или вагонетки.
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- обеспечивать максимальную производительность
комбайна в конкретных условиях эксплуатации, то
есть должно обеспечиваться условие
Q гр Q к
Q гр Q к
Q гр (2...3)Q
когда поток поступающей на погрузку
отбитой породы постоянен
(буровые проходческие комбайны)
к
когда возможно внезапное
увеличение объема погружаемой
породы
(стреловые проходческие комбайны)
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- производить погрузку отбитой горной массы без
большого просыпания по всему фронту работы
органа разрушения с эффективной зачисткой почвы;
- не переизмельчать транспортируемую породу;
- обеспечивать дополнительное разрушение
нетранспортабельных кусков;
- иметь минимальную энергоемкость процесса
погрузки;
Требования, предъявляемые к органам погрузки
-не вызывать повышенного пылеобразования;
- обеспечивать возможность самозарубки очистного
комбайна в пласт;
- быть простым по устройству, легким и удобным в
монтаже и демонтаже;
- иметь минимальные габаритные размеры и массу
при высокой эксплуатационной надежности
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по характеру взаимодействия с погружаемой горной
массой
статические, не имеющие
специального привода
активные, имеющие
специальный привод и
конструктивные элементы
для дробления негабаритных
кусков породы и
перемещения разрушенной
горной массы
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с вертикально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с горизонтально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
шнековые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
барабанные
с вертикальной осью вращения
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
лемехо-отвальные
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
ковшовые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
загребающие
лапы
загребающие
звезды
Скребковые органы погрузки
Ранее широко использовались на
широкозахватных очистных комбайнах и первых
серийных отечественных стреловых
проходческих комбайнах
Широкозахватный очистной комбайн
«Донбасс»
Стреловой проходческий комбайн
ПК3М
Скребковые органы погрузки
В настоящее время скребковые органы погрузки
применяются на проходческих комбайнах
Машина поддирочно-погрузочная
МПР
Стреловой проходческий комбайн
КПЛ
Скребковые органы погрузки
Недостатки:
- значительное переизмельчение угля и
пылеобразование;
- низкий механический КПД и интенсивный износ
элементов направляющих ручьев бара и самой
цепи;
- значительные габаритные размеры и масса;
ограниченные возможности по погрузке
крупнокусковой крепкой породы
Шнековые органы погрузки
Совмещают в себе одновременно функцию
разрушения пласта и погрузки разрушенной
массы на забойный конвейер
Узкозахватный очистной комбайн
К-500
Проходческо-очистной комбайн
Урал-10А
Шнековые органы погрузки
Достоинства:
достаточно простая конструкция;
относительно высокий механический КПД;
повышенная прочность и долговечность
Шнековые органы погрузки
Производительность (м3/с) шнекового органа
разрушения по погрузке:
'
n 2
ш
2
D ш d ш S
Qш
N з и
4
cos ш
n - частота вращения шнека, с-1;
наружный диаметр шнека, м;
d ш - диаметр ступицы шнека, м;
'
S - шаг спирали шнека, м;
ш - толщина лопасти шнека, м;
ш - угол подъема лопасти шнека;
N з - число заходов шнека;
и - коэффициент использования сечения шнека на
выходе.
Dш -
Шнековые органы погрузки
Частота вращения шнекового органа разрушения по
условию отсутствия заштыбовки должна быть
больше критической его частоты вращения, с-1:
n кр
4 В з V пр Н р k 1 Н 0
2
Dш
2
dш
'
ш
S
N з
cos ш
и
В з - ширина захвата органа разрушения, м;
V пр
Нр
k1
- расчетная скорость подачи комбайна, м/с;
- расчетная мощность пласта, м;
- коэффициент, учитывающий часть угля,
подлежащего погрузке
Шнековые органы погрузки
Производительность шнека по погрузке
увеличивается в 1,5 - 2,0 раза с применением
зачистных щитков, которые удерживают отбитый
уголь в зоне шнека.
Шнековые органы погрузки
Сила сопротивления погрузке породы для
шнекового органа разрушения, Н
при работе без подпорного щитка Fпогр 100 h об
при работе с подпорным щитком Fпогр 350 hоб
подача за один оборот шнека
h об
100 V пр
n
Шнековые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку шнеком,
определяется из выражения, кВт
Pпогр
F погр D и n
60 1000
Лемехо-отвальные органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
повышенная прочность и долговечность;
не измельчают отбитый уголь;
не поднимают пыли
Недостатки:
значительные тяговые усилия для
перемещения вдоль забоя
Лемехо-отвальные органы погрузки
В настоящее время лемехо-отвальные
погрузочные органы применяются только в
стругах.
Это позволяет совмещать в одной конструкции
функции отделения угля от массива и его
погрузки на забойный конвейер
Лемехо-отвальные органы погрузки
Производительность (т/с) лемехо-отвального органа
по погрузке:
Q гр H р h V с
H р - расчетная мощность пласта, м;
h - толщина снимаемой стругом стружки, м;
V с - скорость перемещения струга вдоль лавы, м/с;
- плотность угля, т/м3.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Результирующая сила погрузки угля стругом, Н
Fп F1 F2 F3 F4 F5
F1 - сила внедрения погрузочной поверхности струга в
F2
F3
F4
F5
штабель угля, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга до уровня высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга выше высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля на конвейер, Н;
- сила сопротивления внутреннему трению в
штабеле угля перед стругом, Н.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку лемехом
струга, кВт
Pпогр
Vп
Fп V п
60 1000
- скорость перемещения струга, м/мин;
Ковшовые органы погрузки
Применяются на буровых проходческих комбайнах с
роторными или планетарными органами
разрушения
Проходческий комплекс Союз – 19
Комбайн проходческий ПК-8МА
Ковшовые органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
высокая надежность и долговечность,
повышенный механический КПД,
отсутствие своего отдельного привода
Недостатки:
существенное снижение производительности
при погрузке влажной горной массы (склонной к
налипанию);
частота вращения ковшей ограничена
возможностью их разгрузки в верхнем
положении
Ковшовые органы погрузки
Производительность (м3/с) ковшового органа по
погрузке:
Q гр V к i n
V к - емкость ковша, м3;
i - число ковшей;
n - частота вращения ковшей, мин-1;
=0,1-0,15 - коэффициент заполнения ковшей
Ковшовые органы погрузки
Критическая частота вращения ротора с учетом сил
трения породы о стенки ковша, мин-1
n кр
30
g 1 f
R
g - ускорение свободного падения, м/с2;
R - радиус луча, на котором крепится ковш, м;
f = 0,3-0,4 - коэффициент трения породы о стенки ковша
Ковшовые органы погрузки
Окружное усилие на ковше при зачерпывании
горной массы из штабеля, Н
P
k V к
k -удельное сопротивление породы зачерпыванию
(0,1...0,2 МПа);
- длина пути зачерпывания, м;
V к - ёмкость ковша, м3
Ковшовые органы погрузки
Мощность, расходуемая на зачерпывание горной
массы, кВт
Nз
P in
60000
Ковшовые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на подъем горной массы
породы на высоту разгрузки
(диаметр проходимой выработки), кВт
Np
Vк i n g D
60000
- насыпная плотность породы в ковше, т/м3;
g
- ускорение свободного падения, м/с2;
D - диаметр проходимой выработки, м
Ковшовые органы погрузки
Суммарная мощность привода ковшового грузчика,
кВт
N кг N з N п
V к i n k g D
60000
Погрузочные нагребающие лапы
Применяются на стреловых проходческих
комбайнах и буропогрузочных и погрузочных
машинах
Машина буропогрузочная БПР
Погрузочные нагребающие лапы
Достоинства:
обеспечивают хорошую погрузку крупнокусковой
скальной горной породы;
обеспечивают достаточно высокую
производительность;
имеют относительно простую конструкцию;
имеют удовлетворительную надежность
Погрузочные нагребающие лапы
Технологический цикл погрузки нагребающими
лапами состоит из следующих операций:
- внедрение лапы в штабель породы;
- зачерпывание породы;
- перемещение породы по наклонной плите грузчика
до передаточного конвейера;
- холостое движение лапы
Погрузочные нагребающие лапы
Производительность (м3/с) нагребающей лапы по
погрузке:
Qл Vл z n
V л - объем горной массы, транспортируемый лапой за
один ход качания, м3;
z - число нагребающих лап;
n - частота качания лап, с-1
Погрузочные нагребающие лапы
Объем породы, м3, транспортируемый лапой за
один ход качания
V л 0 ,5 B з d т hгр
B з - ширина передней кромки плиты стола грузчика, м;
d m - расстояние между траекториями движения лап,
hг р
которое ориентировочно равно диаметру ведущих
дисков, м;
- средняя высота слоя нагребаемой породы, которая
принимается равной (1,0...2,0) высоты нагребающей
лапы, м;
Погрузочные нагребающие лапы
Работа (Дж), совершаемая лапой за одно качание,
определяется суммированием работ на отрыв породы от штабеля,
перемещения её по плите стола грузчика и подъёма на высоту разгрузки
на передаточный конвейер
Aл W р k ш G hп f п
W - сопротивление отрыву породы от штабеля, Н;
р - путь, проходимый лапой при отделении породы от
штабеля, м;
k ш = 2 - коэффициент заштыбовки;
G - вес породы, перемещаемый лапой, Н;
h п - высота погрузки на передаточный конвейер, м;
f - коэффициент трения породы по плите грузчика;
- путь, проходимый породой по плите грузчика, м.
п
Погрузочные нагребающие лапы
Сопротивление отрыву породы от штабеля, Н
W в kв
- длина внедряющейся в штабель кромки
лапы,
м;
в
k-вудельное сопротивление внедрения лапы, Н/м.
Погрузочные нагребающие лапы
Вес породы, перемещаемый лапой, Н:
G Vл g
g
- насыпная плотность породы, т/м3;
- ускорение свободного падения, м/с2.
Погрузочные нагребающие лапы
Мощность привода лапы, кВт
Nл
Aл n
- КПД привода лапы
Slide 25
Доцент Кухарь В.Ю.
кафедра горных машин и
инжиниринга, ГВУЗ "НГУ"
Курс
Технология и оборудование
горного производства
Лекция 10
ОРГАНЫ ПОГРУЗКИ ГОРНЫХ КОМБАЙНОВ
Механизированная погрузка отбитой горной
массы производится при выемке пологих и
наклонных (до 35) пластов и проходке
горизонтальных и наклонных выработок.
При выемке крутых пластов и проходке
восстающих выработок транспортирование
отбитой горной массы от органа разрушения
производится самотеком под действием сил
гравитации.
Механическая погрузка отбитой горной массы
представляет собой две технологические
операции:
- зачерпывание разрушенной горной массы
- транспортирование ее к месту погрузки
(на лавовый или штрековый конвейер,
вагонетки или другие транспортные средства).
У современных очистных комбайнов
операции зачерпывания и транспортировки
совмещены и реализованы в конструкции
самого органа разрушения.
Такое совмещение функций в одном органе
упрощает конструкцию, уменьшает габариты
очистного комбайна и обеспечивает его работу
при минимальном обнажении кровли.
У проходческих комбайнов совмещение
операций зачерпывания и транспортировки
практически невозможно.
Зачерпывающая часть у этих комбайнов
осуществляет захват отбитой породы из
штабеля и производит погрузку ее на
передаточный конвейер (скребковый или
ленточный), который располагается вдоль
продольной оси комбайна, является второй
частью погрузочного органа и транспортирует
породу до перегружателя, штрекового
конвейера или вагонетки.
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- обеспечивать максимальную производительность
комбайна в конкретных условиях эксплуатации, то
есть должно обеспечиваться условие
Q гр Q к
Q гр Q к
Q гр (2...3)Q
когда поток поступающей на погрузку
отбитой породы постоянен
(буровые проходческие комбайны)
к
когда возможно внезапное
увеличение объема погружаемой
породы
(стреловые проходческие комбайны)
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- производить погрузку отбитой горной массы без
большого просыпания по всему фронту работы
органа разрушения с эффективной зачисткой почвы;
- не переизмельчать транспортируемую породу;
- обеспечивать дополнительное разрушение
нетранспортабельных кусков;
- иметь минимальную энергоемкость процесса
погрузки;
Требования, предъявляемые к органам погрузки
-не вызывать повышенного пылеобразования;
- обеспечивать возможность самозарубки очистного
комбайна в пласт;
- быть простым по устройству, легким и удобным в
монтаже и демонтаже;
- иметь минимальные габаритные размеры и массу
при высокой эксплуатационной надежности
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по характеру взаимодействия с погружаемой горной
массой
статические, не имеющие
специального привода
активные, имеющие
специальный привод и
конструктивные элементы
для дробления негабаритных
кусков породы и
перемещения разрушенной
горной массы
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с вертикально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с горизонтально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
шнековые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
барабанные
с вертикальной осью вращения
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
лемехо-отвальные
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
ковшовые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
загребающие
лапы
загребающие
звезды
Скребковые органы погрузки
Ранее широко использовались на
широкозахватных очистных комбайнах и первых
серийных отечественных стреловых
проходческих комбайнах
Широкозахватный очистной комбайн
«Донбасс»
Стреловой проходческий комбайн
ПК3М
Скребковые органы погрузки
В настоящее время скребковые органы погрузки
применяются на проходческих комбайнах
Машина поддирочно-погрузочная
МПР
Стреловой проходческий комбайн
КПЛ
Скребковые органы погрузки
Недостатки:
- значительное переизмельчение угля и
пылеобразование;
- низкий механический КПД и интенсивный износ
элементов направляющих ручьев бара и самой
цепи;
- значительные габаритные размеры и масса;
ограниченные возможности по погрузке
крупнокусковой крепкой породы
Шнековые органы погрузки
Совмещают в себе одновременно функцию
разрушения пласта и погрузки разрушенной
массы на забойный конвейер
Узкозахватный очистной комбайн
К-500
Проходческо-очистной комбайн
Урал-10А
Шнековые органы погрузки
Достоинства:
достаточно простая конструкция;
относительно высокий механический КПД;
повышенная прочность и долговечность
Шнековые органы погрузки
Производительность (м3/с) шнекового органа
разрушения по погрузке:
'
n 2
ш
2
D ш d ш S
Qш
N з и
4
cos ш
n - частота вращения шнека, с-1;
наружный диаметр шнека, м;
d ш - диаметр ступицы шнека, м;
'
S - шаг спирали шнека, м;
ш - толщина лопасти шнека, м;
ш - угол подъема лопасти шнека;
N з - число заходов шнека;
и - коэффициент использования сечения шнека на
выходе.
Dш -
Шнековые органы погрузки
Частота вращения шнекового органа разрушения по
условию отсутствия заштыбовки должна быть
больше критической его частоты вращения, с-1:
n кр
4 В з V пр Н р k 1 Н 0
2
Dш
2
dш
'
ш
S
N з
cos ш
и
В з - ширина захвата органа разрушения, м;
V пр
Нр
k1
- расчетная скорость подачи комбайна, м/с;
- расчетная мощность пласта, м;
- коэффициент, учитывающий часть угля,
подлежащего погрузке
Шнековые органы погрузки
Производительность шнека по погрузке
увеличивается в 1,5 - 2,0 раза с применением
зачистных щитков, которые удерживают отбитый
уголь в зоне шнека.
Шнековые органы погрузки
Сила сопротивления погрузке породы для
шнекового органа разрушения, Н
при работе без подпорного щитка Fпогр 100 h об
при работе с подпорным щитком Fпогр 350 hоб
подача за один оборот шнека
h об
100 V пр
n
Шнековые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку шнеком,
определяется из выражения, кВт
Pпогр
F погр D и n
60 1000
Лемехо-отвальные органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
повышенная прочность и долговечность;
не измельчают отбитый уголь;
не поднимают пыли
Недостатки:
значительные тяговые усилия для
перемещения вдоль забоя
Лемехо-отвальные органы погрузки
В настоящее время лемехо-отвальные
погрузочные органы применяются только в
стругах.
Это позволяет совмещать в одной конструкции
функции отделения угля от массива и его
погрузки на забойный конвейер
Лемехо-отвальные органы погрузки
Производительность (т/с) лемехо-отвального органа
по погрузке:
Q гр H р h V с
H р - расчетная мощность пласта, м;
h - толщина снимаемой стругом стружки, м;
V с - скорость перемещения струга вдоль лавы, м/с;
- плотность угля, т/м3.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Результирующая сила погрузки угля стругом, Н
Fп F1 F2 F3 F4 F5
F1 - сила внедрения погрузочной поверхности струга в
F2
F3
F4
F5
штабель угля, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга до уровня высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга выше высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля на конвейер, Н;
- сила сопротивления внутреннему трению в
штабеле угля перед стругом, Н.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку лемехом
струга, кВт
Pпогр
Vп
Fп V п
60 1000
- скорость перемещения струга, м/мин;
Ковшовые органы погрузки
Применяются на буровых проходческих комбайнах с
роторными или планетарными органами
разрушения
Проходческий комплекс Союз – 19
Комбайн проходческий ПК-8МА
Ковшовые органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
высокая надежность и долговечность,
повышенный механический КПД,
отсутствие своего отдельного привода
Недостатки:
существенное снижение производительности
при погрузке влажной горной массы (склонной к
налипанию);
частота вращения ковшей ограничена
возможностью их разгрузки в верхнем
положении
Ковшовые органы погрузки
Производительность (м3/с) ковшового органа по
погрузке:
Q гр V к i n
V к - емкость ковша, м3;
i - число ковшей;
n - частота вращения ковшей, мин-1;
=0,1-0,15 - коэффициент заполнения ковшей
Ковшовые органы погрузки
Критическая частота вращения ротора с учетом сил
трения породы о стенки ковша, мин-1
n кр
30
g 1 f
R
g - ускорение свободного падения, м/с2;
R - радиус луча, на котором крепится ковш, м;
f = 0,3-0,4 - коэффициент трения породы о стенки ковша
Ковшовые органы погрузки
Окружное усилие на ковше при зачерпывании
горной массы из штабеля, Н
P
k V к
k -удельное сопротивление породы зачерпыванию
(0,1...0,2 МПа);
- длина пути зачерпывания, м;
V к - ёмкость ковша, м3
Ковшовые органы погрузки
Мощность, расходуемая на зачерпывание горной
массы, кВт
Nз
P in
60000
Ковшовые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на подъем горной массы
породы на высоту разгрузки
(диаметр проходимой выработки), кВт
Np
Vк i n g D
60000
- насыпная плотность породы в ковше, т/м3;
g
- ускорение свободного падения, м/с2;
D - диаметр проходимой выработки, м
Ковшовые органы погрузки
Суммарная мощность привода ковшового грузчика,
кВт
N кг N з N п
V к i n k g D
60000
Погрузочные нагребающие лапы
Применяются на стреловых проходческих
комбайнах и буропогрузочных и погрузочных
машинах
Машина буропогрузочная БПР
Погрузочные нагребающие лапы
Достоинства:
обеспечивают хорошую погрузку крупнокусковой
скальной горной породы;
обеспечивают достаточно высокую
производительность;
имеют относительно простую конструкцию;
имеют удовлетворительную надежность
Погрузочные нагребающие лапы
Технологический цикл погрузки нагребающими
лапами состоит из следующих операций:
- внедрение лапы в штабель породы;
- зачерпывание породы;
- перемещение породы по наклонной плите грузчика
до передаточного конвейера;
- холостое движение лапы
Погрузочные нагребающие лапы
Производительность (м3/с) нагребающей лапы по
погрузке:
Qл Vл z n
V л - объем горной массы, транспортируемый лапой за
один ход качания, м3;
z - число нагребающих лап;
n - частота качания лап, с-1
Погрузочные нагребающие лапы
Объем породы, м3, транспортируемый лапой за
один ход качания
V л 0 ,5 B з d т hгр
B з - ширина передней кромки плиты стола грузчика, м;
d m - расстояние между траекториями движения лап,
hг р
которое ориентировочно равно диаметру ведущих
дисков, м;
- средняя высота слоя нагребаемой породы, которая
принимается равной (1,0...2,0) высоты нагребающей
лапы, м;
Погрузочные нагребающие лапы
Работа (Дж), совершаемая лапой за одно качание,
определяется суммированием работ на отрыв породы от штабеля,
перемещения её по плите стола грузчика и подъёма на высоту разгрузки
на передаточный конвейер
Aл W р k ш G hп f п
W - сопротивление отрыву породы от штабеля, Н;
р - путь, проходимый лапой при отделении породы от
штабеля, м;
k ш = 2 - коэффициент заштыбовки;
G - вес породы, перемещаемый лапой, Н;
h п - высота погрузки на передаточный конвейер, м;
f - коэффициент трения породы по плите грузчика;
- путь, проходимый породой по плите грузчика, м.
п
Погрузочные нагребающие лапы
Сопротивление отрыву породы от штабеля, Н
W в kв
- длина внедряющейся в штабель кромки
лапы,
м;
в
k-вудельное сопротивление внедрения лапы, Н/м.
Погрузочные нагребающие лапы
Вес породы, перемещаемый лапой, Н:
G Vл g
g
- насыпная плотность породы, т/м3;
- ускорение свободного падения, м/с2.
Погрузочные нагребающие лапы
Мощность привода лапы, кВт
Nл
Aл n
- КПД привода лапы
Slide 26
Доцент Кухарь В.Ю.
кафедра горных машин и
инжиниринга, ГВУЗ "НГУ"
Курс
Технология и оборудование
горного производства
Лекция 10
ОРГАНЫ ПОГРУЗКИ ГОРНЫХ КОМБАЙНОВ
Механизированная погрузка отбитой горной
массы производится при выемке пологих и
наклонных (до 35) пластов и проходке
горизонтальных и наклонных выработок.
При выемке крутых пластов и проходке
восстающих выработок транспортирование
отбитой горной массы от органа разрушения
производится самотеком под действием сил
гравитации.
Механическая погрузка отбитой горной массы
представляет собой две технологические
операции:
- зачерпывание разрушенной горной массы
- транспортирование ее к месту погрузки
(на лавовый или штрековый конвейер,
вагонетки или другие транспортные средства).
У современных очистных комбайнов
операции зачерпывания и транспортировки
совмещены и реализованы в конструкции
самого органа разрушения.
Такое совмещение функций в одном органе
упрощает конструкцию, уменьшает габариты
очистного комбайна и обеспечивает его работу
при минимальном обнажении кровли.
У проходческих комбайнов совмещение
операций зачерпывания и транспортировки
практически невозможно.
Зачерпывающая часть у этих комбайнов
осуществляет захват отбитой породы из
штабеля и производит погрузку ее на
передаточный конвейер (скребковый или
ленточный), который располагается вдоль
продольной оси комбайна, является второй
частью погрузочного органа и транспортирует
породу до перегружателя, штрекового
конвейера или вагонетки.
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- обеспечивать максимальную производительность
комбайна в конкретных условиях эксплуатации, то
есть должно обеспечиваться условие
Q гр Q к
Q гр Q к
Q гр (2...3)Q
когда поток поступающей на погрузку
отбитой породы постоянен
(буровые проходческие комбайны)
к
когда возможно внезапное
увеличение объема погружаемой
породы
(стреловые проходческие комбайны)
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- производить погрузку отбитой горной массы без
большого просыпания по всему фронту работы
органа разрушения с эффективной зачисткой почвы;
- не переизмельчать транспортируемую породу;
- обеспечивать дополнительное разрушение
нетранспортабельных кусков;
- иметь минимальную энергоемкость процесса
погрузки;
Требования, предъявляемые к органам погрузки
-не вызывать повышенного пылеобразования;
- обеспечивать возможность самозарубки очистного
комбайна в пласт;
- быть простым по устройству, легким и удобным в
монтаже и демонтаже;
- иметь минимальные габаритные размеры и массу
при высокой эксплуатационной надежности
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по характеру взаимодействия с погружаемой горной
массой
статические, не имеющие
специального привода
активные, имеющие
специальный привод и
конструктивные элементы
для дробления негабаритных
кусков породы и
перемещения разрушенной
горной массы
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с вертикально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с горизонтально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
шнековые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
барабанные
с вертикальной осью вращения
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
лемехо-отвальные
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
ковшовые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
загребающие
лапы
загребающие
звезды
Скребковые органы погрузки
Ранее широко использовались на
широкозахватных очистных комбайнах и первых
серийных отечественных стреловых
проходческих комбайнах
Широкозахватный очистной комбайн
«Донбасс»
Стреловой проходческий комбайн
ПК3М
Скребковые органы погрузки
В настоящее время скребковые органы погрузки
применяются на проходческих комбайнах
Машина поддирочно-погрузочная
МПР
Стреловой проходческий комбайн
КПЛ
Скребковые органы погрузки
Недостатки:
- значительное переизмельчение угля и
пылеобразование;
- низкий механический КПД и интенсивный износ
элементов направляющих ручьев бара и самой
цепи;
- значительные габаритные размеры и масса;
ограниченные возможности по погрузке
крупнокусковой крепкой породы
Шнековые органы погрузки
Совмещают в себе одновременно функцию
разрушения пласта и погрузки разрушенной
массы на забойный конвейер
Узкозахватный очистной комбайн
К-500
Проходческо-очистной комбайн
Урал-10А
Шнековые органы погрузки
Достоинства:
достаточно простая конструкция;
относительно высокий механический КПД;
повышенная прочность и долговечность
Шнековые органы погрузки
Производительность (м3/с) шнекового органа
разрушения по погрузке:
'
n 2
ш
2
D ш d ш S
Qш
N з и
4
cos ш
n - частота вращения шнека, с-1;
наружный диаметр шнека, м;
d ш - диаметр ступицы шнека, м;
'
S - шаг спирали шнека, м;
ш - толщина лопасти шнека, м;
ш - угол подъема лопасти шнека;
N з - число заходов шнека;
и - коэффициент использования сечения шнека на
выходе.
Dш -
Шнековые органы погрузки
Частота вращения шнекового органа разрушения по
условию отсутствия заштыбовки должна быть
больше критической его частоты вращения, с-1:
n кр
4 В з V пр Н р k 1 Н 0
2
Dш
2
dш
'
ш
S
N з
cos ш
и
В з - ширина захвата органа разрушения, м;
V пр
Нр
k1
- расчетная скорость подачи комбайна, м/с;
- расчетная мощность пласта, м;
- коэффициент, учитывающий часть угля,
подлежащего погрузке
Шнековые органы погрузки
Производительность шнека по погрузке
увеличивается в 1,5 - 2,0 раза с применением
зачистных щитков, которые удерживают отбитый
уголь в зоне шнека.
Шнековые органы погрузки
Сила сопротивления погрузке породы для
шнекового органа разрушения, Н
при работе без подпорного щитка Fпогр 100 h об
при работе с подпорным щитком Fпогр 350 hоб
подача за один оборот шнека
h об
100 V пр
n
Шнековые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку шнеком,
определяется из выражения, кВт
Pпогр
F погр D и n
60 1000
Лемехо-отвальные органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
повышенная прочность и долговечность;
не измельчают отбитый уголь;
не поднимают пыли
Недостатки:
значительные тяговые усилия для
перемещения вдоль забоя
Лемехо-отвальные органы погрузки
В настоящее время лемехо-отвальные
погрузочные органы применяются только в
стругах.
Это позволяет совмещать в одной конструкции
функции отделения угля от массива и его
погрузки на забойный конвейер
Лемехо-отвальные органы погрузки
Производительность (т/с) лемехо-отвального органа
по погрузке:
Q гр H р h V с
H р - расчетная мощность пласта, м;
h - толщина снимаемой стругом стружки, м;
V с - скорость перемещения струга вдоль лавы, м/с;
- плотность угля, т/м3.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Результирующая сила погрузки угля стругом, Н
Fп F1 F2 F3 F4 F5
F1 - сила внедрения погрузочной поверхности струга в
F2
F3
F4
F5
штабель угля, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга до уровня высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга выше высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля на конвейер, Н;
- сила сопротивления внутреннему трению в
штабеле угля перед стругом, Н.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку лемехом
струга, кВт
Pпогр
Vп
Fп V п
60 1000
- скорость перемещения струга, м/мин;
Ковшовые органы погрузки
Применяются на буровых проходческих комбайнах с
роторными или планетарными органами
разрушения
Проходческий комплекс Союз – 19
Комбайн проходческий ПК-8МА
Ковшовые органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
высокая надежность и долговечность,
повышенный механический КПД,
отсутствие своего отдельного привода
Недостатки:
существенное снижение производительности
при погрузке влажной горной массы (склонной к
налипанию);
частота вращения ковшей ограничена
возможностью их разгрузки в верхнем
положении
Ковшовые органы погрузки
Производительность (м3/с) ковшового органа по
погрузке:
Q гр V к i n
V к - емкость ковша, м3;
i - число ковшей;
n - частота вращения ковшей, мин-1;
=0,1-0,15 - коэффициент заполнения ковшей
Ковшовые органы погрузки
Критическая частота вращения ротора с учетом сил
трения породы о стенки ковша, мин-1
n кр
30
g 1 f
R
g - ускорение свободного падения, м/с2;
R - радиус луча, на котором крепится ковш, м;
f = 0,3-0,4 - коэффициент трения породы о стенки ковша
Ковшовые органы погрузки
Окружное усилие на ковше при зачерпывании
горной массы из штабеля, Н
P
k V к
k -удельное сопротивление породы зачерпыванию
(0,1...0,2 МПа);
- длина пути зачерпывания, м;
V к - ёмкость ковша, м3
Ковшовые органы погрузки
Мощность, расходуемая на зачерпывание горной
массы, кВт
Nз
P in
60000
Ковшовые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на подъем горной массы
породы на высоту разгрузки
(диаметр проходимой выработки), кВт
Np
Vк i n g D
60000
- насыпная плотность породы в ковше, т/м3;
g
- ускорение свободного падения, м/с2;
D - диаметр проходимой выработки, м
Ковшовые органы погрузки
Суммарная мощность привода ковшового грузчика,
кВт
N кг N з N п
V к i n k g D
60000
Погрузочные нагребающие лапы
Применяются на стреловых проходческих
комбайнах и буропогрузочных и погрузочных
машинах
Машина буропогрузочная БПР
Погрузочные нагребающие лапы
Достоинства:
обеспечивают хорошую погрузку крупнокусковой
скальной горной породы;
обеспечивают достаточно высокую
производительность;
имеют относительно простую конструкцию;
имеют удовлетворительную надежность
Погрузочные нагребающие лапы
Технологический цикл погрузки нагребающими
лапами состоит из следующих операций:
- внедрение лапы в штабель породы;
- зачерпывание породы;
- перемещение породы по наклонной плите грузчика
до передаточного конвейера;
- холостое движение лапы
Погрузочные нагребающие лапы
Производительность (м3/с) нагребающей лапы по
погрузке:
Qл Vл z n
V л - объем горной массы, транспортируемый лапой за
один ход качания, м3;
z - число нагребающих лап;
n - частота качания лап, с-1
Погрузочные нагребающие лапы
Объем породы, м3, транспортируемый лапой за
один ход качания
V л 0 ,5 B з d т hгр
B з - ширина передней кромки плиты стола грузчика, м;
d m - расстояние между траекториями движения лап,
hг р
которое ориентировочно равно диаметру ведущих
дисков, м;
- средняя высота слоя нагребаемой породы, которая
принимается равной (1,0...2,0) высоты нагребающей
лапы, м;
Погрузочные нагребающие лапы
Работа (Дж), совершаемая лапой за одно качание,
определяется суммированием работ на отрыв породы от штабеля,
перемещения её по плите стола грузчика и подъёма на высоту разгрузки
на передаточный конвейер
Aл W р k ш G hп f п
W - сопротивление отрыву породы от штабеля, Н;
р - путь, проходимый лапой при отделении породы от
штабеля, м;
k ш = 2 - коэффициент заштыбовки;
G - вес породы, перемещаемый лапой, Н;
h п - высота погрузки на передаточный конвейер, м;
f - коэффициент трения породы по плите грузчика;
- путь, проходимый породой по плите грузчика, м.
п
Погрузочные нагребающие лапы
Сопротивление отрыву породы от штабеля, Н
W в kв
- длина внедряющейся в штабель кромки
лапы,
м;
в
k-вудельное сопротивление внедрения лапы, Н/м.
Погрузочные нагребающие лапы
Вес породы, перемещаемый лапой, Н:
G Vл g
g
- насыпная плотность породы, т/м3;
- ускорение свободного падения, м/с2.
Погрузочные нагребающие лапы
Мощность привода лапы, кВт
Nл
Aл n
- КПД привода лапы
Slide 27
Доцент Кухарь В.Ю.
кафедра горных машин и
инжиниринга, ГВУЗ "НГУ"
Курс
Технология и оборудование
горного производства
Лекция 10
ОРГАНЫ ПОГРУЗКИ ГОРНЫХ КОМБАЙНОВ
Механизированная погрузка отбитой горной
массы производится при выемке пологих и
наклонных (до 35) пластов и проходке
горизонтальных и наклонных выработок.
При выемке крутых пластов и проходке
восстающих выработок транспортирование
отбитой горной массы от органа разрушения
производится самотеком под действием сил
гравитации.
Механическая погрузка отбитой горной массы
представляет собой две технологические
операции:
- зачерпывание разрушенной горной массы
- транспортирование ее к месту погрузки
(на лавовый или штрековый конвейер,
вагонетки или другие транспортные средства).
У современных очистных комбайнов
операции зачерпывания и транспортировки
совмещены и реализованы в конструкции
самого органа разрушения.
Такое совмещение функций в одном органе
упрощает конструкцию, уменьшает габариты
очистного комбайна и обеспечивает его работу
при минимальном обнажении кровли.
У проходческих комбайнов совмещение
операций зачерпывания и транспортировки
практически невозможно.
Зачерпывающая часть у этих комбайнов
осуществляет захват отбитой породы из
штабеля и производит погрузку ее на
передаточный конвейер (скребковый или
ленточный), который располагается вдоль
продольной оси комбайна, является второй
частью погрузочного органа и транспортирует
породу до перегружателя, штрекового
конвейера или вагонетки.
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- обеспечивать максимальную производительность
комбайна в конкретных условиях эксплуатации, то
есть должно обеспечиваться условие
Q гр Q к
Q гр Q к
Q гр (2...3)Q
когда поток поступающей на погрузку
отбитой породы постоянен
(буровые проходческие комбайны)
к
когда возможно внезапное
увеличение объема погружаемой
породы
(стреловые проходческие комбайны)
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- производить погрузку отбитой горной массы без
большого просыпания по всему фронту работы
органа разрушения с эффективной зачисткой почвы;
- не переизмельчать транспортируемую породу;
- обеспечивать дополнительное разрушение
нетранспортабельных кусков;
- иметь минимальную энергоемкость процесса
погрузки;
Требования, предъявляемые к органам погрузки
-не вызывать повышенного пылеобразования;
- обеспечивать возможность самозарубки очистного
комбайна в пласт;
- быть простым по устройству, легким и удобным в
монтаже и демонтаже;
- иметь минимальные габаритные размеры и массу
при высокой эксплуатационной надежности
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по характеру взаимодействия с погружаемой горной
массой
статические, не имеющие
специального привода
активные, имеющие
специальный привод и
конструктивные элементы
для дробления негабаритных
кусков породы и
перемещения разрушенной
горной массы
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с вертикально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с горизонтально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
шнековые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
барабанные
с вертикальной осью вращения
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
лемехо-отвальные
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
ковшовые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
загребающие
лапы
загребающие
звезды
Скребковые органы погрузки
Ранее широко использовались на
широкозахватных очистных комбайнах и первых
серийных отечественных стреловых
проходческих комбайнах
Широкозахватный очистной комбайн
«Донбасс»
Стреловой проходческий комбайн
ПК3М
Скребковые органы погрузки
В настоящее время скребковые органы погрузки
применяются на проходческих комбайнах
Машина поддирочно-погрузочная
МПР
Стреловой проходческий комбайн
КПЛ
Скребковые органы погрузки
Недостатки:
- значительное переизмельчение угля и
пылеобразование;
- низкий механический КПД и интенсивный износ
элементов направляющих ручьев бара и самой
цепи;
- значительные габаритные размеры и масса;
ограниченные возможности по погрузке
крупнокусковой крепкой породы
Шнековые органы погрузки
Совмещают в себе одновременно функцию
разрушения пласта и погрузки разрушенной
массы на забойный конвейер
Узкозахватный очистной комбайн
К-500
Проходческо-очистной комбайн
Урал-10А
Шнековые органы погрузки
Достоинства:
достаточно простая конструкция;
относительно высокий механический КПД;
повышенная прочность и долговечность
Шнековые органы погрузки
Производительность (м3/с) шнекового органа
разрушения по погрузке:
'
n 2
ш
2
D ш d ш S
Qш
N з и
4
cos ш
n - частота вращения шнека, с-1;
наружный диаметр шнека, м;
d ш - диаметр ступицы шнека, м;
'
S - шаг спирали шнека, м;
ш - толщина лопасти шнека, м;
ш - угол подъема лопасти шнека;
N з - число заходов шнека;
и - коэффициент использования сечения шнека на
выходе.
Dш -
Шнековые органы погрузки
Частота вращения шнекового органа разрушения по
условию отсутствия заштыбовки должна быть
больше критической его частоты вращения, с-1:
n кр
4 В з V пр Н р k 1 Н 0
2
Dш
2
dш
'
ш
S
N з
cos ш
и
В з - ширина захвата органа разрушения, м;
V пр
Нр
k1
- расчетная скорость подачи комбайна, м/с;
- расчетная мощность пласта, м;
- коэффициент, учитывающий часть угля,
подлежащего погрузке
Шнековые органы погрузки
Производительность шнека по погрузке
увеличивается в 1,5 - 2,0 раза с применением
зачистных щитков, которые удерживают отбитый
уголь в зоне шнека.
Шнековые органы погрузки
Сила сопротивления погрузке породы для
шнекового органа разрушения, Н
при работе без подпорного щитка Fпогр 100 h об
при работе с подпорным щитком Fпогр 350 hоб
подача за один оборот шнека
h об
100 V пр
n
Шнековые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку шнеком,
определяется из выражения, кВт
Pпогр
F погр D и n
60 1000
Лемехо-отвальные органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
повышенная прочность и долговечность;
не измельчают отбитый уголь;
не поднимают пыли
Недостатки:
значительные тяговые усилия для
перемещения вдоль забоя
Лемехо-отвальные органы погрузки
В настоящее время лемехо-отвальные
погрузочные органы применяются только в
стругах.
Это позволяет совмещать в одной конструкции
функции отделения угля от массива и его
погрузки на забойный конвейер
Лемехо-отвальные органы погрузки
Производительность (т/с) лемехо-отвального органа
по погрузке:
Q гр H р h V с
H р - расчетная мощность пласта, м;
h - толщина снимаемой стругом стружки, м;
V с - скорость перемещения струга вдоль лавы, м/с;
- плотность угля, т/м3.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Результирующая сила погрузки угля стругом, Н
Fп F1 F2 F3 F4 F5
F1 - сила внедрения погрузочной поверхности струга в
F2
F3
F4
F5
штабель угля, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга до уровня высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга выше высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля на конвейер, Н;
- сила сопротивления внутреннему трению в
штабеле угля перед стругом, Н.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку лемехом
струга, кВт
Pпогр
Vп
Fп V п
60 1000
- скорость перемещения струга, м/мин;
Ковшовые органы погрузки
Применяются на буровых проходческих комбайнах с
роторными или планетарными органами
разрушения
Проходческий комплекс Союз – 19
Комбайн проходческий ПК-8МА
Ковшовые органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
высокая надежность и долговечность,
повышенный механический КПД,
отсутствие своего отдельного привода
Недостатки:
существенное снижение производительности
при погрузке влажной горной массы (склонной к
налипанию);
частота вращения ковшей ограничена
возможностью их разгрузки в верхнем
положении
Ковшовые органы погрузки
Производительность (м3/с) ковшового органа по
погрузке:
Q гр V к i n
V к - емкость ковша, м3;
i - число ковшей;
n - частота вращения ковшей, мин-1;
=0,1-0,15 - коэффициент заполнения ковшей
Ковшовые органы погрузки
Критическая частота вращения ротора с учетом сил
трения породы о стенки ковша, мин-1
n кр
30
g 1 f
R
g - ускорение свободного падения, м/с2;
R - радиус луча, на котором крепится ковш, м;
f = 0,3-0,4 - коэффициент трения породы о стенки ковша
Ковшовые органы погрузки
Окружное усилие на ковше при зачерпывании
горной массы из штабеля, Н
P
k V к
k -удельное сопротивление породы зачерпыванию
(0,1...0,2 МПа);
- длина пути зачерпывания, м;
V к - ёмкость ковша, м3
Ковшовые органы погрузки
Мощность, расходуемая на зачерпывание горной
массы, кВт
Nз
P in
60000
Ковшовые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на подъем горной массы
породы на высоту разгрузки
(диаметр проходимой выработки), кВт
Np
Vк i n g D
60000
- насыпная плотность породы в ковше, т/м3;
g
- ускорение свободного падения, м/с2;
D - диаметр проходимой выработки, м
Ковшовые органы погрузки
Суммарная мощность привода ковшового грузчика,
кВт
N кг N з N п
V к i n k g D
60000
Погрузочные нагребающие лапы
Применяются на стреловых проходческих
комбайнах и буропогрузочных и погрузочных
машинах
Машина буропогрузочная БПР
Погрузочные нагребающие лапы
Достоинства:
обеспечивают хорошую погрузку крупнокусковой
скальной горной породы;
обеспечивают достаточно высокую
производительность;
имеют относительно простую конструкцию;
имеют удовлетворительную надежность
Погрузочные нагребающие лапы
Технологический цикл погрузки нагребающими
лапами состоит из следующих операций:
- внедрение лапы в штабель породы;
- зачерпывание породы;
- перемещение породы по наклонной плите грузчика
до передаточного конвейера;
- холостое движение лапы
Погрузочные нагребающие лапы
Производительность (м3/с) нагребающей лапы по
погрузке:
Qл Vл z n
V л - объем горной массы, транспортируемый лапой за
один ход качания, м3;
z - число нагребающих лап;
n - частота качания лап, с-1
Погрузочные нагребающие лапы
Объем породы, м3, транспортируемый лапой за
один ход качания
V л 0 ,5 B з d т hгр
B з - ширина передней кромки плиты стола грузчика, м;
d m - расстояние между траекториями движения лап,
hг р
которое ориентировочно равно диаметру ведущих
дисков, м;
- средняя высота слоя нагребаемой породы, которая
принимается равной (1,0...2,0) высоты нагребающей
лапы, м;
Погрузочные нагребающие лапы
Работа (Дж), совершаемая лапой за одно качание,
определяется суммированием работ на отрыв породы от штабеля,
перемещения её по плите стола грузчика и подъёма на высоту разгрузки
на передаточный конвейер
Aл W р k ш G hп f п
W - сопротивление отрыву породы от штабеля, Н;
р - путь, проходимый лапой при отделении породы от
штабеля, м;
k ш = 2 - коэффициент заштыбовки;
G - вес породы, перемещаемый лапой, Н;
h п - высота погрузки на передаточный конвейер, м;
f - коэффициент трения породы по плите грузчика;
- путь, проходимый породой по плите грузчика, м.
п
Погрузочные нагребающие лапы
Сопротивление отрыву породы от штабеля, Н
W в kв
- длина внедряющейся в штабель кромки
лапы,
м;
в
k-вудельное сопротивление внедрения лапы, Н/м.
Погрузочные нагребающие лапы
Вес породы, перемещаемый лапой, Н:
G Vл g
g
- насыпная плотность породы, т/м3;
- ускорение свободного падения, м/с2.
Погрузочные нагребающие лапы
Мощность привода лапы, кВт
Nл
Aл n
- КПД привода лапы
Slide 28
Доцент Кухарь В.Ю.
кафедра горных машин и
инжиниринга, ГВУЗ "НГУ"
Курс
Технология и оборудование
горного производства
Лекция 10
ОРГАНЫ ПОГРУЗКИ ГОРНЫХ КОМБАЙНОВ
Механизированная погрузка отбитой горной
массы производится при выемке пологих и
наклонных (до 35) пластов и проходке
горизонтальных и наклонных выработок.
При выемке крутых пластов и проходке
восстающих выработок транспортирование
отбитой горной массы от органа разрушения
производится самотеком под действием сил
гравитации.
Механическая погрузка отбитой горной массы
представляет собой две технологические
операции:
- зачерпывание разрушенной горной массы
- транспортирование ее к месту погрузки
(на лавовый или штрековый конвейер,
вагонетки или другие транспортные средства).
У современных очистных комбайнов
операции зачерпывания и транспортировки
совмещены и реализованы в конструкции
самого органа разрушения.
Такое совмещение функций в одном органе
упрощает конструкцию, уменьшает габариты
очистного комбайна и обеспечивает его работу
при минимальном обнажении кровли.
У проходческих комбайнов совмещение
операций зачерпывания и транспортировки
практически невозможно.
Зачерпывающая часть у этих комбайнов
осуществляет захват отбитой породы из
штабеля и производит погрузку ее на
передаточный конвейер (скребковый или
ленточный), который располагается вдоль
продольной оси комбайна, является второй
частью погрузочного органа и транспортирует
породу до перегружателя, штрекового
конвейера или вагонетки.
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- обеспечивать максимальную производительность
комбайна в конкретных условиях эксплуатации, то
есть должно обеспечиваться условие
Q гр Q к
Q гр Q к
Q гр (2...3)Q
когда поток поступающей на погрузку
отбитой породы постоянен
(буровые проходческие комбайны)
к
когда возможно внезапное
увеличение объема погружаемой
породы
(стреловые проходческие комбайны)
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- производить погрузку отбитой горной массы без
большого просыпания по всему фронту работы
органа разрушения с эффективной зачисткой почвы;
- не переизмельчать транспортируемую породу;
- обеспечивать дополнительное разрушение
нетранспортабельных кусков;
- иметь минимальную энергоемкость процесса
погрузки;
Требования, предъявляемые к органам погрузки
-не вызывать повышенного пылеобразования;
- обеспечивать возможность самозарубки очистного
комбайна в пласт;
- быть простым по устройству, легким и удобным в
монтаже и демонтаже;
- иметь минимальные габаритные размеры и массу
при высокой эксплуатационной надежности
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по характеру взаимодействия с погружаемой горной
массой
статические, не имеющие
специального привода
активные, имеющие
специальный привод и
конструктивные элементы
для дробления негабаритных
кусков породы и
перемещения разрушенной
горной массы
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с вертикально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с горизонтально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
шнековые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
барабанные
с вертикальной осью вращения
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
лемехо-отвальные
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
ковшовые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
загребающие
лапы
загребающие
звезды
Скребковые органы погрузки
Ранее широко использовались на
широкозахватных очистных комбайнах и первых
серийных отечественных стреловых
проходческих комбайнах
Широкозахватный очистной комбайн
«Донбасс»
Стреловой проходческий комбайн
ПК3М
Скребковые органы погрузки
В настоящее время скребковые органы погрузки
применяются на проходческих комбайнах
Машина поддирочно-погрузочная
МПР
Стреловой проходческий комбайн
КПЛ
Скребковые органы погрузки
Недостатки:
- значительное переизмельчение угля и
пылеобразование;
- низкий механический КПД и интенсивный износ
элементов направляющих ручьев бара и самой
цепи;
- значительные габаритные размеры и масса;
ограниченные возможности по погрузке
крупнокусковой крепкой породы
Шнековые органы погрузки
Совмещают в себе одновременно функцию
разрушения пласта и погрузки разрушенной
массы на забойный конвейер
Узкозахватный очистной комбайн
К-500
Проходческо-очистной комбайн
Урал-10А
Шнековые органы погрузки
Достоинства:
достаточно простая конструкция;
относительно высокий механический КПД;
повышенная прочность и долговечность
Шнековые органы погрузки
Производительность (м3/с) шнекового органа
разрушения по погрузке:
'
n 2
ш
2
D ш d ш S
Qш
N з и
4
cos ш
n - частота вращения шнека, с-1;
наружный диаметр шнека, м;
d ш - диаметр ступицы шнека, м;
'
S - шаг спирали шнека, м;
ш - толщина лопасти шнека, м;
ш - угол подъема лопасти шнека;
N з - число заходов шнека;
и - коэффициент использования сечения шнека на
выходе.
Dш -
Шнековые органы погрузки
Частота вращения шнекового органа разрушения по
условию отсутствия заштыбовки должна быть
больше критической его частоты вращения, с-1:
n кр
4 В з V пр Н р k 1 Н 0
2
Dш
2
dш
'
ш
S
N з
cos ш
и
В з - ширина захвата органа разрушения, м;
V пр
Нр
k1
- расчетная скорость подачи комбайна, м/с;
- расчетная мощность пласта, м;
- коэффициент, учитывающий часть угля,
подлежащего погрузке
Шнековые органы погрузки
Производительность шнека по погрузке
увеличивается в 1,5 - 2,0 раза с применением
зачистных щитков, которые удерживают отбитый
уголь в зоне шнека.
Шнековые органы погрузки
Сила сопротивления погрузке породы для
шнекового органа разрушения, Н
при работе без подпорного щитка Fпогр 100 h об
при работе с подпорным щитком Fпогр 350 hоб
подача за один оборот шнека
h об
100 V пр
n
Шнековые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку шнеком,
определяется из выражения, кВт
Pпогр
F погр D и n
60 1000
Лемехо-отвальные органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
повышенная прочность и долговечность;
не измельчают отбитый уголь;
не поднимают пыли
Недостатки:
значительные тяговые усилия для
перемещения вдоль забоя
Лемехо-отвальные органы погрузки
В настоящее время лемехо-отвальные
погрузочные органы применяются только в
стругах.
Это позволяет совмещать в одной конструкции
функции отделения угля от массива и его
погрузки на забойный конвейер
Лемехо-отвальные органы погрузки
Производительность (т/с) лемехо-отвального органа
по погрузке:
Q гр H р h V с
H р - расчетная мощность пласта, м;
h - толщина снимаемой стругом стружки, м;
V с - скорость перемещения струга вдоль лавы, м/с;
- плотность угля, т/м3.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Результирующая сила погрузки угля стругом, Н
Fп F1 F2 F3 F4 F5
F1 - сила внедрения погрузочной поверхности струга в
F2
F3
F4
F5
штабель угля, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга до уровня высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга выше высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля на конвейер, Н;
- сила сопротивления внутреннему трению в
штабеле угля перед стругом, Н.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку лемехом
струга, кВт
Pпогр
Vп
Fп V п
60 1000
- скорость перемещения струга, м/мин;
Ковшовые органы погрузки
Применяются на буровых проходческих комбайнах с
роторными или планетарными органами
разрушения
Проходческий комплекс Союз – 19
Комбайн проходческий ПК-8МА
Ковшовые органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
высокая надежность и долговечность,
повышенный механический КПД,
отсутствие своего отдельного привода
Недостатки:
существенное снижение производительности
при погрузке влажной горной массы (склонной к
налипанию);
частота вращения ковшей ограничена
возможностью их разгрузки в верхнем
положении
Ковшовые органы погрузки
Производительность (м3/с) ковшового органа по
погрузке:
Q гр V к i n
V к - емкость ковша, м3;
i - число ковшей;
n - частота вращения ковшей, мин-1;
=0,1-0,15 - коэффициент заполнения ковшей
Ковшовые органы погрузки
Критическая частота вращения ротора с учетом сил
трения породы о стенки ковша, мин-1
n кр
30
g 1 f
R
g - ускорение свободного падения, м/с2;
R - радиус луча, на котором крепится ковш, м;
f = 0,3-0,4 - коэффициент трения породы о стенки ковша
Ковшовые органы погрузки
Окружное усилие на ковше при зачерпывании
горной массы из штабеля, Н
P
k V к
k -удельное сопротивление породы зачерпыванию
(0,1...0,2 МПа);
- длина пути зачерпывания, м;
V к - ёмкость ковша, м3
Ковшовые органы погрузки
Мощность, расходуемая на зачерпывание горной
массы, кВт
Nз
P in
60000
Ковшовые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на подъем горной массы
породы на высоту разгрузки
(диаметр проходимой выработки), кВт
Np
Vк i n g D
60000
- насыпная плотность породы в ковше, т/м3;
g
- ускорение свободного падения, м/с2;
D - диаметр проходимой выработки, м
Ковшовые органы погрузки
Суммарная мощность привода ковшового грузчика,
кВт
N кг N з N п
V к i n k g D
60000
Погрузочные нагребающие лапы
Применяются на стреловых проходческих
комбайнах и буропогрузочных и погрузочных
машинах
Машина буропогрузочная БПР
Погрузочные нагребающие лапы
Достоинства:
обеспечивают хорошую погрузку крупнокусковой
скальной горной породы;
обеспечивают достаточно высокую
производительность;
имеют относительно простую конструкцию;
имеют удовлетворительную надежность
Погрузочные нагребающие лапы
Технологический цикл погрузки нагребающими
лапами состоит из следующих операций:
- внедрение лапы в штабель породы;
- зачерпывание породы;
- перемещение породы по наклонной плите грузчика
до передаточного конвейера;
- холостое движение лапы
Погрузочные нагребающие лапы
Производительность (м3/с) нагребающей лапы по
погрузке:
Qл Vл z n
V л - объем горной массы, транспортируемый лапой за
один ход качания, м3;
z - число нагребающих лап;
n - частота качания лап, с-1
Погрузочные нагребающие лапы
Объем породы, м3, транспортируемый лапой за
один ход качания
V л 0 ,5 B з d т hгр
B з - ширина передней кромки плиты стола грузчика, м;
d m - расстояние между траекториями движения лап,
hг р
которое ориентировочно равно диаметру ведущих
дисков, м;
- средняя высота слоя нагребаемой породы, которая
принимается равной (1,0...2,0) высоты нагребающей
лапы, м;
Погрузочные нагребающие лапы
Работа (Дж), совершаемая лапой за одно качание,
определяется суммированием работ на отрыв породы от штабеля,
перемещения её по плите стола грузчика и подъёма на высоту разгрузки
на передаточный конвейер
Aл W р k ш G hп f п
W - сопротивление отрыву породы от штабеля, Н;
р - путь, проходимый лапой при отделении породы от
штабеля, м;
k ш = 2 - коэффициент заштыбовки;
G - вес породы, перемещаемый лапой, Н;
h п - высота погрузки на передаточный конвейер, м;
f - коэффициент трения породы по плите грузчика;
- путь, проходимый породой по плите грузчика, м.
п
Погрузочные нагребающие лапы
Сопротивление отрыву породы от штабеля, Н
W в kв
- длина внедряющейся в штабель кромки
лапы,
м;
в
k-вудельное сопротивление внедрения лапы, Н/м.
Погрузочные нагребающие лапы
Вес породы, перемещаемый лапой, Н:
G Vл g
g
- насыпная плотность породы, т/м3;
- ускорение свободного падения, м/с2.
Погрузочные нагребающие лапы
Мощность привода лапы, кВт
Nл
Aл n
- КПД привода лапы
Slide 29
Доцент Кухарь В.Ю.
кафедра горных машин и
инжиниринга, ГВУЗ "НГУ"
Курс
Технология и оборудование
горного производства
Лекция 10
ОРГАНЫ ПОГРУЗКИ ГОРНЫХ КОМБАЙНОВ
Механизированная погрузка отбитой горной
массы производится при выемке пологих и
наклонных (до 35) пластов и проходке
горизонтальных и наклонных выработок.
При выемке крутых пластов и проходке
восстающих выработок транспортирование
отбитой горной массы от органа разрушения
производится самотеком под действием сил
гравитации.
Механическая погрузка отбитой горной массы
представляет собой две технологические
операции:
- зачерпывание разрушенной горной массы
- транспортирование ее к месту погрузки
(на лавовый или штрековый конвейер,
вагонетки или другие транспортные средства).
У современных очистных комбайнов
операции зачерпывания и транспортировки
совмещены и реализованы в конструкции
самого органа разрушения.
Такое совмещение функций в одном органе
упрощает конструкцию, уменьшает габариты
очистного комбайна и обеспечивает его работу
при минимальном обнажении кровли.
У проходческих комбайнов совмещение
операций зачерпывания и транспортировки
практически невозможно.
Зачерпывающая часть у этих комбайнов
осуществляет захват отбитой породы из
штабеля и производит погрузку ее на
передаточный конвейер (скребковый или
ленточный), который располагается вдоль
продольной оси комбайна, является второй
частью погрузочного органа и транспортирует
породу до перегружателя, штрекового
конвейера или вагонетки.
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- обеспечивать максимальную производительность
комбайна в конкретных условиях эксплуатации, то
есть должно обеспечиваться условие
Q гр Q к
Q гр Q к
Q гр (2...3)Q
когда поток поступающей на погрузку
отбитой породы постоянен
(буровые проходческие комбайны)
к
когда возможно внезапное
увеличение объема погружаемой
породы
(стреловые проходческие комбайны)
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- производить погрузку отбитой горной массы без
большого просыпания по всему фронту работы
органа разрушения с эффективной зачисткой почвы;
- не переизмельчать транспортируемую породу;
- обеспечивать дополнительное разрушение
нетранспортабельных кусков;
- иметь минимальную энергоемкость процесса
погрузки;
Требования, предъявляемые к органам погрузки
-не вызывать повышенного пылеобразования;
- обеспечивать возможность самозарубки очистного
комбайна в пласт;
- быть простым по устройству, легким и удобным в
монтаже и демонтаже;
- иметь минимальные габаритные размеры и массу
при высокой эксплуатационной надежности
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по характеру взаимодействия с погружаемой горной
массой
статические, не имеющие
специального привода
активные, имеющие
специальный привод и
конструктивные элементы
для дробления негабаритных
кусков породы и
перемещения разрушенной
горной массы
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с вертикально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с горизонтально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
шнековые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
барабанные
с вертикальной осью вращения
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
лемехо-отвальные
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
ковшовые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
загребающие
лапы
загребающие
звезды
Скребковые органы погрузки
Ранее широко использовались на
широкозахватных очистных комбайнах и первых
серийных отечественных стреловых
проходческих комбайнах
Широкозахватный очистной комбайн
«Донбасс»
Стреловой проходческий комбайн
ПК3М
Скребковые органы погрузки
В настоящее время скребковые органы погрузки
применяются на проходческих комбайнах
Машина поддирочно-погрузочная
МПР
Стреловой проходческий комбайн
КПЛ
Скребковые органы погрузки
Недостатки:
- значительное переизмельчение угля и
пылеобразование;
- низкий механический КПД и интенсивный износ
элементов направляющих ручьев бара и самой
цепи;
- значительные габаритные размеры и масса;
ограниченные возможности по погрузке
крупнокусковой крепкой породы
Шнековые органы погрузки
Совмещают в себе одновременно функцию
разрушения пласта и погрузки разрушенной
массы на забойный конвейер
Узкозахватный очистной комбайн
К-500
Проходческо-очистной комбайн
Урал-10А
Шнековые органы погрузки
Достоинства:
достаточно простая конструкция;
относительно высокий механический КПД;
повышенная прочность и долговечность
Шнековые органы погрузки
Производительность (м3/с) шнекового органа
разрушения по погрузке:
'
n 2
ш
2
D ш d ш S
Qш
N з и
4
cos ш
n - частота вращения шнека, с-1;
наружный диаметр шнека, м;
d ш - диаметр ступицы шнека, м;
'
S - шаг спирали шнека, м;
ш - толщина лопасти шнека, м;
ш - угол подъема лопасти шнека;
N з - число заходов шнека;
и - коэффициент использования сечения шнека на
выходе.
Dш -
Шнековые органы погрузки
Частота вращения шнекового органа разрушения по
условию отсутствия заштыбовки должна быть
больше критической его частоты вращения, с-1:
n кр
4 В з V пр Н р k 1 Н 0
2
Dш
2
dш
'
ш
S
N з
cos ш
и
В з - ширина захвата органа разрушения, м;
V пр
Нр
k1
- расчетная скорость подачи комбайна, м/с;
- расчетная мощность пласта, м;
- коэффициент, учитывающий часть угля,
подлежащего погрузке
Шнековые органы погрузки
Производительность шнека по погрузке
увеличивается в 1,5 - 2,0 раза с применением
зачистных щитков, которые удерживают отбитый
уголь в зоне шнека.
Шнековые органы погрузки
Сила сопротивления погрузке породы для
шнекового органа разрушения, Н
при работе без подпорного щитка Fпогр 100 h об
при работе с подпорным щитком Fпогр 350 hоб
подача за один оборот шнека
h об
100 V пр
n
Шнековые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку шнеком,
определяется из выражения, кВт
Pпогр
F погр D и n
60 1000
Лемехо-отвальные органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
повышенная прочность и долговечность;
не измельчают отбитый уголь;
не поднимают пыли
Недостатки:
значительные тяговые усилия для
перемещения вдоль забоя
Лемехо-отвальные органы погрузки
В настоящее время лемехо-отвальные
погрузочные органы применяются только в
стругах.
Это позволяет совмещать в одной конструкции
функции отделения угля от массива и его
погрузки на забойный конвейер
Лемехо-отвальные органы погрузки
Производительность (т/с) лемехо-отвального органа
по погрузке:
Q гр H р h V с
H р - расчетная мощность пласта, м;
h - толщина снимаемой стругом стружки, м;
V с - скорость перемещения струга вдоль лавы, м/с;
- плотность угля, т/м3.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Результирующая сила погрузки угля стругом, Н
Fп F1 F2 F3 F4 F5
F1 - сила внедрения погрузочной поверхности струга в
F2
F3
F4
F5
штабель угля, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга до уровня высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга выше высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля на конвейер, Н;
- сила сопротивления внутреннему трению в
штабеле угля перед стругом, Н.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку лемехом
струга, кВт
Pпогр
Vп
Fп V п
60 1000
- скорость перемещения струга, м/мин;
Ковшовые органы погрузки
Применяются на буровых проходческих комбайнах с
роторными или планетарными органами
разрушения
Проходческий комплекс Союз – 19
Комбайн проходческий ПК-8МА
Ковшовые органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
высокая надежность и долговечность,
повышенный механический КПД,
отсутствие своего отдельного привода
Недостатки:
существенное снижение производительности
при погрузке влажной горной массы (склонной к
налипанию);
частота вращения ковшей ограничена
возможностью их разгрузки в верхнем
положении
Ковшовые органы погрузки
Производительность (м3/с) ковшового органа по
погрузке:
Q гр V к i n
V к - емкость ковша, м3;
i - число ковшей;
n - частота вращения ковшей, мин-1;
=0,1-0,15 - коэффициент заполнения ковшей
Ковшовые органы погрузки
Критическая частота вращения ротора с учетом сил
трения породы о стенки ковша, мин-1
n кр
30
g 1 f
R
g - ускорение свободного падения, м/с2;
R - радиус луча, на котором крепится ковш, м;
f = 0,3-0,4 - коэффициент трения породы о стенки ковша
Ковшовые органы погрузки
Окружное усилие на ковше при зачерпывании
горной массы из штабеля, Н
P
k V к
k -удельное сопротивление породы зачерпыванию
(0,1...0,2 МПа);
- длина пути зачерпывания, м;
V к - ёмкость ковша, м3
Ковшовые органы погрузки
Мощность, расходуемая на зачерпывание горной
массы, кВт
Nз
P in
60000
Ковшовые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на подъем горной массы
породы на высоту разгрузки
(диаметр проходимой выработки), кВт
Np
Vк i n g D
60000
- насыпная плотность породы в ковше, т/м3;
g
- ускорение свободного падения, м/с2;
D - диаметр проходимой выработки, м
Ковшовые органы погрузки
Суммарная мощность привода ковшового грузчика,
кВт
N кг N з N п
V к i n k g D
60000
Погрузочные нагребающие лапы
Применяются на стреловых проходческих
комбайнах и буропогрузочных и погрузочных
машинах
Машина буропогрузочная БПР
Погрузочные нагребающие лапы
Достоинства:
обеспечивают хорошую погрузку крупнокусковой
скальной горной породы;
обеспечивают достаточно высокую
производительность;
имеют относительно простую конструкцию;
имеют удовлетворительную надежность
Погрузочные нагребающие лапы
Технологический цикл погрузки нагребающими
лапами состоит из следующих операций:
- внедрение лапы в штабель породы;
- зачерпывание породы;
- перемещение породы по наклонной плите грузчика
до передаточного конвейера;
- холостое движение лапы
Погрузочные нагребающие лапы
Производительность (м3/с) нагребающей лапы по
погрузке:
Qл Vл z n
V л - объем горной массы, транспортируемый лапой за
один ход качания, м3;
z - число нагребающих лап;
n - частота качания лап, с-1
Погрузочные нагребающие лапы
Объем породы, м3, транспортируемый лапой за
один ход качания
V л 0 ,5 B з d т hгр
B з - ширина передней кромки плиты стола грузчика, м;
d m - расстояние между траекториями движения лап,
hг р
которое ориентировочно равно диаметру ведущих
дисков, м;
- средняя высота слоя нагребаемой породы, которая
принимается равной (1,0...2,0) высоты нагребающей
лапы, м;
Погрузочные нагребающие лапы
Работа (Дж), совершаемая лапой за одно качание,
определяется суммированием работ на отрыв породы от штабеля,
перемещения её по плите стола грузчика и подъёма на высоту разгрузки
на передаточный конвейер
Aл W р k ш G hп f п
W - сопротивление отрыву породы от штабеля, Н;
р - путь, проходимый лапой при отделении породы от
штабеля, м;
k ш = 2 - коэффициент заштыбовки;
G - вес породы, перемещаемый лапой, Н;
h п - высота погрузки на передаточный конвейер, м;
f - коэффициент трения породы по плите грузчика;
- путь, проходимый породой по плите грузчика, м.
п
Погрузочные нагребающие лапы
Сопротивление отрыву породы от штабеля, Н
W в kв
- длина внедряющейся в штабель кромки
лапы,
м;
в
k-вудельное сопротивление внедрения лапы, Н/м.
Погрузочные нагребающие лапы
Вес породы, перемещаемый лапой, Н:
G Vл g
g
- насыпная плотность породы, т/м3;
- ускорение свободного падения, м/с2.
Погрузочные нагребающие лапы
Мощность привода лапы, кВт
Nл
Aл n
- КПД привода лапы
Slide 30
Доцент Кухарь В.Ю.
кафедра горных машин и
инжиниринга, ГВУЗ "НГУ"
Курс
Технология и оборудование
горного производства
Лекция 10
ОРГАНЫ ПОГРУЗКИ ГОРНЫХ КОМБАЙНОВ
Механизированная погрузка отбитой горной
массы производится при выемке пологих и
наклонных (до 35) пластов и проходке
горизонтальных и наклонных выработок.
При выемке крутых пластов и проходке
восстающих выработок транспортирование
отбитой горной массы от органа разрушения
производится самотеком под действием сил
гравитации.
Механическая погрузка отбитой горной массы
представляет собой две технологические
операции:
- зачерпывание разрушенной горной массы
- транспортирование ее к месту погрузки
(на лавовый или штрековый конвейер,
вагонетки или другие транспортные средства).
У современных очистных комбайнов
операции зачерпывания и транспортировки
совмещены и реализованы в конструкции
самого органа разрушения.
Такое совмещение функций в одном органе
упрощает конструкцию, уменьшает габариты
очистного комбайна и обеспечивает его работу
при минимальном обнажении кровли.
У проходческих комбайнов совмещение
операций зачерпывания и транспортировки
практически невозможно.
Зачерпывающая часть у этих комбайнов
осуществляет захват отбитой породы из
штабеля и производит погрузку ее на
передаточный конвейер (скребковый или
ленточный), который располагается вдоль
продольной оси комбайна, является второй
частью погрузочного органа и транспортирует
породу до перегружателя, штрекового
конвейера или вагонетки.
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- обеспечивать максимальную производительность
комбайна в конкретных условиях эксплуатации, то
есть должно обеспечиваться условие
Q гр Q к
Q гр Q к
Q гр (2...3)Q
когда поток поступающей на погрузку
отбитой породы постоянен
(буровые проходческие комбайны)
к
когда возможно внезапное
увеличение объема погружаемой
породы
(стреловые проходческие комбайны)
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- производить погрузку отбитой горной массы без
большого просыпания по всему фронту работы
органа разрушения с эффективной зачисткой почвы;
- не переизмельчать транспортируемую породу;
- обеспечивать дополнительное разрушение
нетранспортабельных кусков;
- иметь минимальную энергоемкость процесса
погрузки;
Требования, предъявляемые к органам погрузки
-не вызывать повышенного пылеобразования;
- обеспечивать возможность самозарубки очистного
комбайна в пласт;
- быть простым по устройству, легким и удобным в
монтаже и демонтаже;
- иметь минимальные габаритные размеры и массу
при высокой эксплуатационной надежности
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по характеру взаимодействия с погружаемой горной
массой
статические, не имеющие
специального привода
активные, имеющие
специальный привод и
конструктивные элементы
для дробления негабаритных
кусков породы и
перемещения разрушенной
горной массы
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с вертикально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с горизонтально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
шнековые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
барабанные
с вертикальной осью вращения
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
лемехо-отвальные
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
ковшовые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
загребающие
лапы
загребающие
звезды
Скребковые органы погрузки
Ранее широко использовались на
широкозахватных очистных комбайнах и первых
серийных отечественных стреловых
проходческих комбайнах
Широкозахватный очистной комбайн
«Донбасс»
Стреловой проходческий комбайн
ПК3М
Скребковые органы погрузки
В настоящее время скребковые органы погрузки
применяются на проходческих комбайнах
Машина поддирочно-погрузочная
МПР
Стреловой проходческий комбайн
КПЛ
Скребковые органы погрузки
Недостатки:
- значительное переизмельчение угля и
пылеобразование;
- низкий механический КПД и интенсивный износ
элементов направляющих ручьев бара и самой
цепи;
- значительные габаритные размеры и масса;
ограниченные возможности по погрузке
крупнокусковой крепкой породы
Шнековые органы погрузки
Совмещают в себе одновременно функцию
разрушения пласта и погрузки разрушенной
массы на забойный конвейер
Узкозахватный очистной комбайн
К-500
Проходческо-очистной комбайн
Урал-10А
Шнековые органы погрузки
Достоинства:
достаточно простая конструкция;
относительно высокий механический КПД;
повышенная прочность и долговечность
Шнековые органы погрузки
Производительность (м3/с) шнекового органа
разрушения по погрузке:
'
n 2
ш
2
D ш d ш S
Qш
N з и
4
cos ш
n - частота вращения шнека, с-1;
наружный диаметр шнека, м;
d ш - диаметр ступицы шнека, м;
'
S - шаг спирали шнека, м;
ш - толщина лопасти шнека, м;
ш - угол подъема лопасти шнека;
N з - число заходов шнека;
и - коэффициент использования сечения шнека на
выходе.
Dш -
Шнековые органы погрузки
Частота вращения шнекового органа разрушения по
условию отсутствия заштыбовки должна быть
больше критической его частоты вращения, с-1:
n кр
4 В з V пр Н р k 1 Н 0
2
Dш
2
dш
'
ш
S
N з
cos ш
и
В з - ширина захвата органа разрушения, м;
V пр
Нр
k1
- расчетная скорость подачи комбайна, м/с;
- расчетная мощность пласта, м;
- коэффициент, учитывающий часть угля,
подлежащего погрузке
Шнековые органы погрузки
Производительность шнека по погрузке
увеличивается в 1,5 - 2,0 раза с применением
зачистных щитков, которые удерживают отбитый
уголь в зоне шнека.
Шнековые органы погрузки
Сила сопротивления погрузке породы для
шнекового органа разрушения, Н
при работе без подпорного щитка Fпогр 100 h об
при работе с подпорным щитком Fпогр 350 hоб
подача за один оборот шнека
h об
100 V пр
n
Шнековые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку шнеком,
определяется из выражения, кВт
Pпогр
F погр D и n
60 1000
Лемехо-отвальные органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
повышенная прочность и долговечность;
не измельчают отбитый уголь;
не поднимают пыли
Недостатки:
значительные тяговые усилия для
перемещения вдоль забоя
Лемехо-отвальные органы погрузки
В настоящее время лемехо-отвальные
погрузочные органы применяются только в
стругах.
Это позволяет совмещать в одной конструкции
функции отделения угля от массива и его
погрузки на забойный конвейер
Лемехо-отвальные органы погрузки
Производительность (т/с) лемехо-отвального органа
по погрузке:
Q гр H р h V с
H р - расчетная мощность пласта, м;
h - толщина снимаемой стругом стружки, м;
V с - скорость перемещения струга вдоль лавы, м/с;
- плотность угля, т/м3.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Результирующая сила погрузки угля стругом, Н
Fп F1 F2 F3 F4 F5
F1 - сила внедрения погрузочной поверхности струга в
F2
F3
F4
F5
штабель угля, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга до уровня высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга выше высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля на конвейер, Н;
- сила сопротивления внутреннему трению в
штабеле угля перед стругом, Н.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку лемехом
струга, кВт
Pпогр
Vп
Fп V п
60 1000
- скорость перемещения струга, м/мин;
Ковшовые органы погрузки
Применяются на буровых проходческих комбайнах с
роторными или планетарными органами
разрушения
Проходческий комплекс Союз – 19
Комбайн проходческий ПК-8МА
Ковшовые органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
высокая надежность и долговечность,
повышенный механический КПД,
отсутствие своего отдельного привода
Недостатки:
существенное снижение производительности
при погрузке влажной горной массы (склонной к
налипанию);
частота вращения ковшей ограничена
возможностью их разгрузки в верхнем
положении
Ковшовые органы погрузки
Производительность (м3/с) ковшового органа по
погрузке:
Q гр V к i n
V к - емкость ковша, м3;
i - число ковшей;
n - частота вращения ковшей, мин-1;
=0,1-0,15 - коэффициент заполнения ковшей
Ковшовые органы погрузки
Критическая частота вращения ротора с учетом сил
трения породы о стенки ковша, мин-1
n кр
30
g 1 f
R
g - ускорение свободного падения, м/с2;
R - радиус луча, на котором крепится ковш, м;
f = 0,3-0,4 - коэффициент трения породы о стенки ковша
Ковшовые органы погрузки
Окружное усилие на ковше при зачерпывании
горной массы из штабеля, Н
P
k V к
k -удельное сопротивление породы зачерпыванию
(0,1...0,2 МПа);
- длина пути зачерпывания, м;
V к - ёмкость ковша, м3
Ковшовые органы погрузки
Мощность, расходуемая на зачерпывание горной
массы, кВт
Nз
P in
60000
Ковшовые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на подъем горной массы
породы на высоту разгрузки
(диаметр проходимой выработки), кВт
Np
Vк i n g D
60000
- насыпная плотность породы в ковше, т/м3;
g
- ускорение свободного падения, м/с2;
D - диаметр проходимой выработки, м
Ковшовые органы погрузки
Суммарная мощность привода ковшового грузчика,
кВт
N кг N з N п
V к i n k g D
60000
Погрузочные нагребающие лапы
Применяются на стреловых проходческих
комбайнах и буропогрузочных и погрузочных
машинах
Машина буропогрузочная БПР
Погрузочные нагребающие лапы
Достоинства:
обеспечивают хорошую погрузку крупнокусковой
скальной горной породы;
обеспечивают достаточно высокую
производительность;
имеют относительно простую конструкцию;
имеют удовлетворительную надежность
Погрузочные нагребающие лапы
Технологический цикл погрузки нагребающими
лапами состоит из следующих операций:
- внедрение лапы в штабель породы;
- зачерпывание породы;
- перемещение породы по наклонной плите грузчика
до передаточного конвейера;
- холостое движение лапы
Погрузочные нагребающие лапы
Производительность (м3/с) нагребающей лапы по
погрузке:
Qл Vл z n
V л - объем горной массы, транспортируемый лапой за
один ход качания, м3;
z - число нагребающих лап;
n - частота качания лап, с-1
Погрузочные нагребающие лапы
Объем породы, м3, транспортируемый лапой за
один ход качания
V л 0 ,5 B з d т hгр
B з - ширина передней кромки плиты стола грузчика, м;
d m - расстояние между траекториями движения лап,
hг р
которое ориентировочно равно диаметру ведущих
дисков, м;
- средняя высота слоя нагребаемой породы, которая
принимается равной (1,0...2,0) высоты нагребающей
лапы, м;
Погрузочные нагребающие лапы
Работа (Дж), совершаемая лапой за одно качание,
определяется суммированием работ на отрыв породы от штабеля,
перемещения её по плите стола грузчика и подъёма на высоту разгрузки
на передаточный конвейер
Aл W р k ш G hп f п
W - сопротивление отрыву породы от штабеля, Н;
р - путь, проходимый лапой при отделении породы от
штабеля, м;
k ш = 2 - коэффициент заштыбовки;
G - вес породы, перемещаемый лапой, Н;
h п - высота погрузки на передаточный конвейер, м;
f - коэффициент трения породы по плите грузчика;
- путь, проходимый породой по плите грузчика, м.
п
Погрузочные нагребающие лапы
Сопротивление отрыву породы от штабеля, Н
W в kв
- длина внедряющейся в штабель кромки
лапы,
м;
в
k-вудельное сопротивление внедрения лапы, Н/м.
Погрузочные нагребающие лапы
Вес породы, перемещаемый лапой, Н:
G Vл g
g
- насыпная плотность породы, т/м3;
- ускорение свободного падения, м/с2.
Погрузочные нагребающие лапы
Мощность привода лапы, кВт
Nл
Aл n
- КПД привода лапы
Slide 31
Доцент Кухарь В.Ю.
кафедра горных машин и
инжиниринга, ГВУЗ "НГУ"
Курс
Технология и оборудование
горного производства
Лекция 10
ОРГАНЫ ПОГРУЗКИ ГОРНЫХ КОМБАЙНОВ
Механизированная погрузка отбитой горной
массы производится при выемке пологих и
наклонных (до 35) пластов и проходке
горизонтальных и наклонных выработок.
При выемке крутых пластов и проходке
восстающих выработок транспортирование
отбитой горной массы от органа разрушения
производится самотеком под действием сил
гравитации.
Механическая погрузка отбитой горной массы
представляет собой две технологические
операции:
- зачерпывание разрушенной горной массы
- транспортирование ее к месту погрузки
(на лавовый или штрековый конвейер,
вагонетки или другие транспортные средства).
У современных очистных комбайнов
операции зачерпывания и транспортировки
совмещены и реализованы в конструкции
самого органа разрушения.
Такое совмещение функций в одном органе
упрощает конструкцию, уменьшает габариты
очистного комбайна и обеспечивает его работу
при минимальном обнажении кровли.
У проходческих комбайнов совмещение
операций зачерпывания и транспортировки
практически невозможно.
Зачерпывающая часть у этих комбайнов
осуществляет захват отбитой породы из
штабеля и производит погрузку ее на
передаточный конвейер (скребковый или
ленточный), который располагается вдоль
продольной оси комбайна, является второй
частью погрузочного органа и транспортирует
породу до перегружателя, штрекового
конвейера или вагонетки.
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- обеспечивать максимальную производительность
комбайна в конкретных условиях эксплуатации, то
есть должно обеспечиваться условие
Q гр Q к
Q гр Q к
Q гр (2...3)Q
когда поток поступающей на погрузку
отбитой породы постоянен
(буровые проходческие комбайны)
к
когда возможно внезапное
увеличение объема погружаемой
породы
(стреловые проходческие комбайны)
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- производить погрузку отбитой горной массы без
большого просыпания по всему фронту работы
органа разрушения с эффективной зачисткой почвы;
- не переизмельчать транспортируемую породу;
- обеспечивать дополнительное разрушение
нетранспортабельных кусков;
- иметь минимальную энергоемкость процесса
погрузки;
Требования, предъявляемые к органам погрузки
-не вызывать повышенного пылеобразования;
- обеспечивать возможность самозарубки очистного
комбайна в пласт;
- быть простым по устройству, легким и удобным в
монтаже и демонтаже;
- иметь минимальные габаритные размеры и массу
при высокой эксплуатационной надежности
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по характеру взаимодействия с погружаемой горной
массой
статические, не имеющие
специального привода
активные, имеющие
специальный привод и
конструктивные элементы
для дробления негабаритных
кусков породы и
перемещения разрушенной
горной массы
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с вертикально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с горизонтально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
шнековые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
барабанные
с вертикальной осью вращения
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
лемехо-отвальные
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
ковшовые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
загребающие
лапы
загребающие
звезды
Скребковые органы погрузки
Ранее широко использовались на
широкозахватных очистных комбайнах и первых
серийных отечественных стреловых
проходческих комбайнах
Широкозахватный очистной комбайн
«Донбасс»
Стреловой проходческий комбайн
ПК3М
Скребковые органы погрузки
В настоящее время скребковые органы погрузки
применяются на проходческих комбайнах
Машина поддирочно-погрузочная
МПР
Стреловой проходческий комбайн
КПЛ
Скребковые органы погрузки
Недостатки:
- значительное переизмельчение угля и
пылеобразование;
- низкий механический КПД и интенсивный износ
элементов направляющих ручьев бара и самой
цепи;
- значительные габаритные размеры и масса;
ограниченные возможности по погрузке
крупнокусковой крепкой породы
Шнековые органы погрузки
Совмещают в себе одновременно функцию
разрушения пласта и погрузки разрушенной
массы на забойный конвейер
Узкозахватный очистной комбайн
К-500
Проходческо-очистной комбайн
Урал-10А
Шнековые органы погрузки
Достоинства:
достаточно простая конструкция;
относительно высокий механический КПД;
повышенная прочность и долговечность
Шнековые органы погрузки
Производительность (м3/с) шнекового органа
разрушения по погрузке:
'
n 2
ш
2
D ш d ш S
Qш
N з и
4
cos ш
n - частота вращения шнека, с-1;
наружный диаметр шнека, м;
d ш - диаметр ступицы шнека, м;
'
S - шаг спирали шнека, м;
ш - толщина лопасти шнека, м;
ш - угол подъема лопасти шнека;
N з - число заходов шнека;
и - коэффициент использования сечения шнека на
выходе.
Dш -
Шнековые органы погрузки
Частота вращения шнекового органа разрушения по
условию отсутствия заштыбовки должна быть
больше критической его частоты вращения, с-1:
n кр
4 В з V пр Н р k 1 Н 0
2
Dш
2
dш
'
ш
S
N з
cos ш
и
В з - ширина захвата органа разрушения, м;
V пр
Нр
k1
- расчетная скорость подачи комбайна, м/с;
- расчетная мощность пласта, м;
- коэффициент, учитывающий часть угля,
подлежащего погрузке
Шнековые органы погрузки
Производительность шнека по погрузке
увеличивается в 1,5 - 2,0 раза с применением
зачистных щитков, которые удерживают отбитый
уголь в зоне шнека.
Шнековые органы погрузки
Сила сопротивления погрузке породы для
шнекового органа разрушения, Н
при работе без подпорного щитка Fпогр 100 h об
при работе с подпорным щитком Fпогр 350 hоб
подача за один оборот шнека
h об
100 V пр
n
Шнековые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку шнеком,
определяется из выражения, кВт
Pпогр
F погр D и n
60 1000
Лемехо-отвальные органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
повышенная прочность и долговечность;
не измельчают отбитый уголь;
не поднимают пыли
Недостатки:
значительные тяговые усилия для
перемещения вдоль забоя
Лемехо-отвальные органы погрузки
В настоящее время лемехо-отвальные
погрузочные органы применяются только в
стругах.
Это позволяет совмещать в одной конструкции
функции отделения угля от массива и его
погрузки на забойный конвейер
Лемехо-отвальные органы погрузки
Производительность (т/с) лемехо-отвального органа
по погрузке:
Q гр H р h V с
H р - расчетная мощность пласта, м;
h - толщина снимаемой стругом стружки, м;
V с - скорость перемещения струга вдоль лавы, м/с;
- плотность угля, т/м3.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Результирующая сила погрузки угля стругом, Н
Fп F1 F2 F3 F4 F5
F1 - сила внедрения погрузочной поверхности струга в
F2
F3
F4
F5
штабель угля, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга до уровня высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга выше высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля на конвейер, Н;
- сила сопротивления внутреннему трению в
штабеле угля перед стругом, Н.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку лемехом
струга, кВт
Pпогр
Vп
Fп V п
60 1000
- скорость перемещения струга, м/мин;
Ковшовые органы погрузки
Применяются на буровых проходческих комбайнах с
роторными или планетарными органами
разрушения
Проходческий комплекс Союз – 19
Комбайн проходческий ПК-8МА
Ковшовые органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
высокая надежность и долговечность,
повышенный механический КПД,
отсутствие своего отдельного привода
Недостатки:
существенное снижение производительности
при погрузке влажной горной массы (склонной к
налипанию);
частота вращения ковшей ограничена
возможностью их разгрузки в верхнем
положении
Ковшовые органы погрузки
Производительность (м3/с) ковшового органа по
погрузке:
Q гр V к i n
V к - емкость ковша, м3;
i - число ковшей;
n - частота вращения ковшей, мин-1;
=0,1-0,15 - коэффициент заполнения ковшей
Ковшовые органы погрузки
Критическая частота вращения ротора с учетом сил
трения породы о стенки ковша, мин-1
n кр
30
g 1 f
R
g - ускорение свободного падения, м/с2;
R - радиус луча, на котором крепится ковш, м;
f = 0,3-0,4 - коэффициент трения породы о стенки ковша
Ковшовые органы погрузки
Окружное усилие на ковше при зачерпывании
горной массы из штабеля, Н
P
k V к
k -удельное сопротивление породы зачерпыванию
(0,1...0,2 МПа);
- длина пути зачерпывания, м;
V к - ёмкость ковша, м3
Ковшовые органы погрузки
Мощность, расходуемая на зачерпывание горной
массы, кВт
Nз
P in
60000
Ковшовые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на подъем горной массы
породы на высоту разгрузки
(диаметр проходимой выработки), кВт
Np
Vк i n g D
60000
- насыпная плотность породы в ковше, т/м3;
g
- ускорение свободного падения, м/с2;
D - диаметр проходимой выработки, м
Ковшовые органы погрузки
Суммарная мощность привода ковшового грузчика,
кВт
N кг N з N п
V к i n k g D
60000
Погрузочные нагребающие лапы
Применяются на стреловых проходческих
комбайнах и буропогрузочных и погрузочных
машинах
Машина буропогрузочная БПР
Погрузочные нагребающие лапы
Достоинства:
обеспечивают хорошую погрузку крупнокусковой
скальной горной породы;
обеспечивают достаточно высокую
производительность;
имеют относительно простую конструкцию;
имеют удовлетворительную надежность
Погрузочные нагребающие лапы
Технологический цикл погрузки нагребающими
лапами состоит из следующих операций:
- внедрение лапы в штабель породы;
- зачерпывание породы;
- перемещение породы по наклонной плите грузчика
до передаточного конвейера;
- холостое движение лапы
Погрузочные нагребающие лапы
Производительность (м3/с) нагребающей лапы по
погрузке:
Qл Vл z n
V л - объем горной массы, транспортируемый лапой за
один ход качания, м3;
z - число нагребающих лап;
n - частота качания лап, с-1
Погрузочные нагребающие лапы
Объем породы, м3, транспортируемый лапой за
один ход качания
V л 0 ,5 B з d т hгр
B з - ширина передней кромки плиты стола грузчика, м;
d m - расстояние между траекториями движения лап,
hг р
которое ориентировочно равно диаметру ведущих
дисков, м;
- средняя высота слоя нагребаемой породы, которая
принимается равной (1,0...2,0) высоты нагребающей
лапы, м;
Погрузочные нагребающие лапы
Работа (Дж), совершаемая лапой за одно качание,
определяется суммированием работ на отрыв породы от штабеля,
перемещения её по плите стола грузчика и подъёма на высоту разгрузки
на передаточный конвейер
Aл W р k ш G hп f п
W - сопротивление отрыву породы от штабеля, Н;
р - путь, проходимый лапой при отделении породы от
штабеля, м;
k ш = 2 - коэффициент заштыбовки;
G - вес породы, перемещаемый лапой, Н;
h п - высота погрузки на передаточный конвейер, м;
f - коэффициент трения породы по плите грузчика;
- путь, проходимый породой по плите грузчика, м.
п
Погрузочные нагребающие лапы
Сопротивление отрыву породы от штабеля, Н
W в kв
- длина внедряющейся в штабель кромки
лапы,
м;
в
k-вудельное сопротивление внедрения лапы, Н/м.
Погрузочные нагребающие лапы
Вес породы, перемещаемый лапой, Н:
G Vл g
g
- насыпная плотность породы, т/м3;
- ускорение свободного падения, м/с2.
Погрузочные нагребающие лапы
Мощность привода лапы, кВт
Nл
Aл n
- КПД привода лапы
Slide 32
Доцент Кухарь В.Ю.
кафедра горных машин и
инжиниринга, ГВУЗ "НГУ"
Курс
Технология и оборудование
горного производства
Лекция 10
ОРГАНЫ ПОГРУЗКИ ГОРНЫХ КОМБАЙНОВ
Механизированная погрузка отбитой горной
массы производится при выемке пологих и
наклонных (до 35) пластов и проходке
горизонтальных и наклонных выработок.
При выемке крутых пластов и проходке
восстающих выработок транспортирование
отбитой горной массы от органа разрушения
производится самотеком под действием сил
гравитации.
Механическая погрузка отбитой горной массы
представляет собой две технологические
операции:
- зачерпывание разрушенной горной массы
- транспортирование ее к месту погрузки
(на лавовый или штрековый конвейер,
вагонетки или другие транспортные средства).
У современных очистных комбайнов
операции зачерпывания и транспортировки
совмещены и реализованы в конструкции
самого органа разрушения.
Такое совмещение функций в одном органе
упрощает конструкцию, уменьшает габариты
очистного комбайна и обеспечивает его работу
при минимальном обнажении кровли.
У проходческих комбайнов совмещение
операций зачерпывания и транспортировки
практически невозможно.
Зачерпывающая часть у этих комбайнов
осуществляет захват отбитой породы из
штабеля и производит погрузку ее на
передаточный конвейер (скребковый или
ленточный), который располагается вдоль
продольной оси комбайна, является второй
частью погрузочного органа и транспортирует
породу до перегружателя, штрекового
конвейера или вагонетки.
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- обеспечивать максимальную производительность
комбайна в конкретных условиях эксплуатации, то
есть должно обеспечиваться условие
Q гр Q к
Q гр Q к
Q гр (2...3)Q
когда поток поступающей на погрузку
отбитой породы постоянен
(буровые проходческие комбайны)
к
когда возможно внезапное
увеличение объема погружаемой
породы
(стреловые проходческие комбайны)
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- производить погрузку отбитой горной массы без
большого просыпания по всему фронту работы
органа разрушения с эффективной зачисткой почвы;
- не переизмельчать транспортируемую породу;
- обеспечивать дополнительное разрушение
нетранспортабельных кусков;
- иметь минимальную энергоемкость процесса
погрузки;
Требования, предъявляемые к органам погрузки
-не вызывать повышенного пылеобразования;
- обеспечивать возможность самозарубки очистного
комбайна в пласт;
- быть простым по устройству, легким и удобным в
монтаже и демонтаже;
- иметь минимальные габаритные размеры и массу
при высокой эксплуатационной надежности
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по характеру взаимодействия с погружаемой горной
массой
статические, не имеющие
специального привода
активные, имеющие
специальный привод и
конструктивные элементы
для дробления негабаритных
кусков породы и
перемещения разрушенной
горной массы
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с вертикально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с горизонтально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
шнековые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
барабанные
с вертикальной осью вращения
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
лемехо-отвальные
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
ковшовые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
загребающие
лапы
загребающие
звезды
Скребковые органы погрузки
Ранее широко использовались на
широкозахватных очистных комбайнах и первых
серийных отечественных стреловых
проходческих комбайнах
Широкозахватный очистной комбайн
«Донбасс»
Стреловой проходческий комбайн
ПК3М
Скребковые органы погрузки
В настоящее время скребковые органы погрузки
применяются на проходческих комбайнах
Машина поддирочно-погрузочная
МПР
Стреловой проходческий комбайн
КПЛ
Скребковые органы погрузки
Недостатки:
- значительное переизмельчение угля и
пылеобразование;
- низкий механический КПД и интенсивный износ
элементов направляющих ручьев бара и самой
цепи;
- значительные габаритные размеры и масса;
ограниченные возможности по погрузке
крупнокусковой крепкой породы
Шнековые органы погрузки
Совмещают в себе одновременно функцию
разрушения пласта и погрузки разрушенной
массы на забойный конвейер
Узкозахватный очистной комбайн
К-500
Проходческо-очистной комбайн
Урал-10А
Шнековые органы погрузки
Достоинства:
достаточно простая конструкция;
относительно высокий механический КПД;
повышенная прочность и долговечность
Шнековые органы погрузки
Производительность (м3/с) шнекового органа
разрушения по погрузке:
'
n 2
ш
2
D ш d ш S
Qш
N з и
4
cos ш
n - частота вращения шнека, с-1;
наружный диаметр шнека, м;
d ш - диаметр ступицы шнека, м;
'
S - шаг спирали шнека, м;
ш - толщина лопасти шнека, м;
ш - угол подъема лопасти шнека;
N з - число заходов шнека;
и - коэффициент использования сечения шнека на
выходе.
Dш -
Шнековые органы погрузки
Частота вращения шнекового органа разрушения по
условию отсутствия заштыбовки должна быть
больше критической его частоты вращения, с-1:
n кр
4 В з V пр Н р k 1 Н 0
2
Dш
2
dш
'
ш
S
N з
cos ш
и
В з - ширина захвата органа разрушения, м;
V пр
Нр
k1
- расчетная скорость подачи комбайна, м/с;
- расчетная мощность пласта, м;
- коэффициент, учитывающий часть угля,
подлежащего погрузке
Шнековые органы погрузки
Производительность шнека по погрузке
увеличивается в 1,5 - 2,0 раза с применением
зачистных щитков, которые удерживают отбитый
уголь в зоне шнека.
Шнековые органы погрузки
Сила сопротивления погрузке породы для
шнекового органа разрушения, Н
при работе без подпорного щитка Fпогр 100 h об
при работе с подпорным щитком Fпогр 350 hоб
подача за один оборот шнека
h об
100 V пр
n
Шнековые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку шнеком,
определяется из выражения, кВт
Pпогр
F погр D и n
60 1000
Лемехо-отвальные органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
повышенная прочность и долговечность;
не измельчают отбитый уголь;
не поднимают пыли
Недостатки:
значительные тяговые усилия для
перемещения вдоль забоя
Лемехо-отвальные органы погрузки
В настоящее время лемехо-отвальные
погрузочные органы применяются только в
стругах.
Это позволяет совмещать в одной конструкции
функции отделения угля от массива и его
погрузки на забойный конвейер
Лемехо-отвальные органы погрузки
Производительность (т/с) лемехо-отвального органа
по погрузке:
Q гр H р h V с
H р - расчетная мощность пласта, м;
h - толщина снимаемой стругом стружки, м;
V с - скорость перемещения струга вдоль лавы, м/с;
- плотность угля, т/м3.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Результирующая сила погрузки угля стругом, Н
Fп F1 F2 F3 F4 F5
F1 - сила внедрения погрузочной поверхности струга в
F2
F3
F4
F5
штабель угля, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга до уровня высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга выше высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля на конвейер, Н;
- сила сопротивления внутреннему трению в
штабеле угля перед стругом, Н.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку лемехом
струга, кВт
Pпогр
Vп
Fп V п
60 1000
- скорость перемещения струга, м/мин;
Ковшовые органы погрузки
Применяются на буровых проходческих комбайнах с
роторными или планетарными органами
разрушения
Проходческий комплекс Союз – 19
Комбайн проходческий ПК-8МА
Ковшовые органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
высокая надежность и долговечность,
повышенный механический КПД,
отсутствие своего отдельного привода
Недостатки:
существенное снижение производительности
при погрузке влажной горной массы (склонной к
налипанию);
частота вращения ковшей ограничена
возможностью их разгрузки в верхнем
положении
Ковшовые органы погрузки
Производительность (м3/с) ковшового органа по
погрузке:
Q гр V к i n
V к - емкость ковша, м3;
i - число ковшей;
n - частота вращения ковшей, мин-1;
=0,1-0,15 - коэффициент заполнения ковшей
Ковшовые органы погрузки
Критическая частота вращения ротора с учетом сил
трения породы о стенки ковша, мин-1
n кр
30
g 1 f
R
g - ускорение свободного падения, м/с2;
R - радиус луча, на котором крепится ковш, м;
f = 0,3-0,4 - коэффициент трения породы о стенки ковша
Ковшовые органы погрузки
Окружное усилие на ковше при зачерпывании
горной массы из штабеля, Н
P
k V к
k -удельное сопротивление породы зачерпыванию
(0,1...0,2 МПа);
- длина пути зачерпывания, м;
V к - ёмкость ковша, м3
Ковшовые органы погрузки
Мощность, расходуемая на зачерпывание горной
массы, кВт
Nз
P in
60000
Ковшовые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на подъем горной массы
породы на высоту разгрузки
(диаметр проходимой выработки), кВт
Np
Vк i n g D
60000
- насыпная плотность породы в ковше, т/м3;
g
- ускорение свободного падения, м/с2;
D - диаметр проходимой выработки, м
Ковшовые органы погрузки
Суммарная мощность привода ковшового грузчика,
кВт
N кг N з N п
V к i n k g D
60000
Погрузочные нагребающие лапы
Применяются на стреловых проходческих
комбайнах и буропогрузочных и погрузочных
машинах
Машина буропогрузочная БПР
Погрузочные нагребающие лапы
Достоинства:
обеспечивают хорошую погрузку крупнокусковой
скальной горной породы;
обеспечивают достаточно высокую
производительность;
имеют относительно простую конструкцию;
имеют удовлетворительную надежность
Погрузочные нагребающие лапы
Технологический цикл погрузки нагребающими
лапами состоит из следующих операций:
- внедрение лапы в штабель породы;
- зачерпывание породы;
- перемещение породы по наклонной плите грузчика
до передаточного конвейера;
- холостое движение лапы
Погрузочные нагребающие лапы
Производительность (м3/с) нагребающей лапы по
погрузке:
Qл Vл z n
V л - объем горной массы, транспортируемый лапой за
один ход качания, м3;
z - число нагребающих лап;
n - частота качания лап, с-1
Погрузочные нагребающие лапы
Объем породы, м3, транспортируемый лапой за
один ход качания
V л 0 ,5 B з d т hгр
B з - ширина передней кромки плиты стола грузчика, м;
d m - расстояние между траекториями движения лап,
hг р
которое ориентировочно равно диаметру ведущих
дисков, м;
- средняя высота слоя нагребаемой породы, которая
принимается равной (1,0...2,0) высоты нагребающей
лапы, м;
Погрузочные нагребающие лапы
Работа (Дж), совершаемая лапой за одно качание,
определяется суммированием работ на отрыв породы от штабеля,
перемещения её по плите стола грузчика и подъёма на высоту разгрузки
на передаточный конвейер
Aл W р k ш G hп f п
W - сопротивление отрыву породы от штабеля, Н;
р - путь, проходимый лапой при отделении породы от
штабеля, м;
k ш = 2 - коэффициент заштыбовки;
G - вес породы, перемещаемый лапой, Н;
h п - высота погрузки на передаточный конвейер, м;
f - коэффициент трения породы по плите грузчика;
- путь, проходимый породой по плите грузчика, м.
п
Погрузочные нагребающие лапы
Сопротивление отрыву породы от штабеля, Н
W в kв
- длина внедряющейся в штабель кромки
лапы,
м;
в
k-вудельное сопротивление внедрения лапы, Н/м.
Погрузочные нагребающие лапы
Вес породы, перемещаемый лапой, Н:
G Vл g
g
- насыпная плотность породы, т/м3;
- ускорение свободного падения, м/с2.
Погрузочные нагребающие лапы
Мощность привода лапы, кВт
Nл
Aл n
- КПД привода лапы
Slide 33
Доцент Кухарь В.Ю.
кафедра горных машин и
инжиниринга, ГВУЗ "НГУ"
Курс
Технология и оборудование
горного производства
Лекция 10
ОРГАНЫ ПОГРУЗКИ ГОРНЫХ КОМБАЙНОВ
Механизированная погрузка отбитой горной
массы производится при выемке пологих и
наклонных (до 35) пластов и проходке
горизонтальных и наклонных выработок.
При выемке крутых пластов и проходке
восстающих выработок транспортирование
отбитой горной массы от органа разрушения
производится самотеком под действием сил
гравитации.
Механическая погрузка отбитой горной массы
представляет собой две технологические
операции:
- зачерпывание разрушенной горной массы
- транспортирование ее к месту погрузки
(на лавовый или штрековый конвейер,
вагонетки или другие транспортные средства).
У современных очистных комбайнов
операции зачерпывания и транспортировки
совмещены и реализованы в конструкции
самого органа разрушения.
Такое совмещение функций в одном органе
упрощает конструкцию, уменьшает габариты
очистного комбайна и обеспечивает его работу
при минимальном обнажении кровли.
У проходческих комбайнов совмещение
операций зачерпывания и транспортировки
практически невозможно.
Зачерпывающая часть у этих комбайнов
осуществляет захват отбитой породы из
штабеля и производит погрузку ее на
передаточный конвейер (скребковый или
ленточный), который располагается вдоль
продольной оси комбайна, является второй
частью погрузочного органа и транспортирует
породу до перегружателя, штрекового
конвейера или вагонетки.
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- обеспечивать максимальную производительность
комбайна в конкретных условиях эксплуатации, то
есть должно обеспечиваться условие
Q гр Q к
Q гр Q к
Q гр (2...3)Q
когда поток поступающей на погрузку
отбитой породы постоянен
(буровые проходческие комбайны)
к
когда возможно внезапное
увеличение объема погружаемой
породы
(стреловые проходческие комбайны)
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- производить погрузку отбитой горной массы без
большого просыпания по всему фронту работы
органа разрушения с эффективной зачисткой почвы;
- не переизмельчать транспортируемую породу;
- обеспечивать дополнительное разрушение
нетранспортабельных кусков;
- иметь минимальную энергоемкость процесса
погрузки;
Требования, предъявляемые к органам погрузки
-не вызывать повышенного пылеобразования;
- обеспечивать возможность самозарубки очистного
комбайна в пласт;
- быть простым по устройству, легким и удобным в
монтаже и демонтаже;
- иметь минимальные габаритные размеры и массу
при высокой эксплуатационной надежности
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по характеру взаимодействия с погружаемой горной
массой
статические, не имеющие
специального привода
активные, имеющие
специальный привод и
конструктивные элементы
для дробления негабаритных
кусков породы и
перемещения разрушенной
горной массы
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с вертикально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с горизонтально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
шнековые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
барабанные
с вертикальной осью вращения
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
лемехо-отвальные
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
ковшовые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
загребающие
лапы
загребающие
звезды
Скребковые органы погрузки
Ранее широко использовались на
широкозахватных очистных комбайнах и первых
серийных отечественных стреловых
проходческих комбайнах
Широкозахватный очистной комбайн
«Донбасс»
Стреловой проходческий комбайн
ПК3М
Скребковые органы погрузки
В настоящее время скребковые органы погрузки
применяются на проходческих комбайнах
Машина поддирочно-погрузочная
МПР
Стреловой проходческий комбайн
КПЛ
Скребковые органы погрузки
Недостатки:
- значительное переизмельчение угля и
пылеобразование;
- низкий механический КПД и интенсивный износ
элементов направляющих ручьев бара и самой
цепи;
- значительные габаритные размеры и масса;
ограниченные возможности по погрузке
крупнокусковой крепкой породы
Шнековые органы погрузки
Совмещают в себе одновременно функцию
разрушения пласта и погрузки разрушенной
массы на забойный конвейер
Узкозахватный очистной комбайн
К-500
Проходческо-очистной комбайн
Урал-10А
Шнековые органы погрузки
Достоинства:
достаточно простая конструкция;
относительно высокий механический КПД;
повышенная прочность и долговечность
Шнековые органы погрузки
Производительность (м3/с) шнекового органа
разрушения по погрузке:
'
n 2
ш
2
D ш d ш S
Qш
N з и
4
cos ш
n - частота вращения шнека, с-1;
наружный диаметр шнека, м;
d ш - диаметр ступицы шнека, м;
'
S - шаг спирали шнека, м;
ш - толщина лопасти шнека, м;
ш - угол подъема лопасти шнека;
N з - число заходов шнека;
и - коэффициент использования сечения шнека на
выходе.
Dш -
Шнековые органы погрузки
Частота вращения шнекового органа разрушения по
условию отсутствия заштыбовки должна быть
больше критической его частоты вращения, с-1:
n кр
4 В з V пр Н р k 1 Н 0
2
Dш
2
dш
'
ш
S
N з
cos ш
и
В з - ширина захвата органа разрушения, м;
V пр
Нр
k1
- расчетная скорость подачи комбайна, м/с;
- расчетная мощность пласта, м;
- коэффициент, учитывающий часть угля,
подлежащего погрузке
Шнековые органы погрузки
Производительность шнека по погрузке
увеличивается в 1,5 - 2,0 раза с применением
зачистных щитков, которые удерживают отбитый
уголь в зоне шнека.
Шнековые органы погрузки
Сила сопротивления погрузке породы для
шнекового органа разрушения, Н
при работе без подпорного щитка Fпогр 100 h об
при работе с подпорным щитком Fпогр 350 hоб
подача за один оборот шнека
h об
100 V пр
n
Шнековые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку шнеком,
определяется из выражения, кВт
Pпогр
F погр D и n
60 1000
Лемехо-отвальные органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
повышенная прочность и долговечность;
не измельчают отбитый уголь;
не поднимают пыли
Недостатки:
значительные тяговые усилия для
перемещения вдоль забоя
Лемехо-отвальные органы погрузки
В настоящее время лемехо-отвальные
погрузочные органы применяются только в
стругах.
Это позволяет совмещать в одной конструкции
функции отделения угля от массива и его
погрузки на забойный конвейер
Лемехо-отвальные органы погрузки
Производительность (т/с) лемехо-отвального органа
по погрузке:
Q гр H р h V с
H р - расчетная мощность пласта, м;
h - толщина снимаемой стругом стружки, м;
V с - скорость перемещения струга вдоль лавы, м/с;
- плотность угля, т/м3.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Результирующая сила погрузки угля стругом, Н
Fп F1 F2 F3 F4 F5
F1 - сила внедрения погрузочной поверхности струга в
F2
F3
F4
F5
штабель угля, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга до уровня высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга выше высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля на конвейер, Н;
- сила сопротивления внутреннему трению в
штабеле угля перед стругом, Н.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку лемехом
струга, кВт
Pпогр
Vп
Fп V п
60 1000
- скорость перемещения струга, м/мин;
Ковшовые органы погрузки
Применяются на буровых проходческих комбайнах с
роторными или планетарными органами
разрушения
Проходческий комплекс Союз – 19
Комбайн проходческий ПК-8МА
Ковшовые органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
высокая надежность и долговечность,
повышенный механический КПД,
отсутствие своего отдельного привода
Недостатки:
существенное снижение производительности
при погрузке влажной горной массы (склонной к
налипанию);
частота вращения ковшей ограничена
возможностью их разгрузки в верхнем
положении
Ковшовые органы погрузки
Производительность (м3/с) ковшового органа по
погрузке:
Q гр V к i n
V к - емкость ковша, м3;
i - число ковшей;
n - частота вращения ковшей, мин-1;
=0,1-0,15 - коэффициент заполнения ковшей
Ковшовые органы погрузки
Критическая частота вращения ротора с учетом сил
трения породы о стенки ковша, мин-1
n кр
30
g 1 f
R
g - ускорение свободного падения, м/с2;
R - радиус луча, на котором крепится ковш, м;
f = 0,3-0,4 - коэффициент трения породы о стенки ковша
Ковшовые органы погрузки
Окружное усилие на ковше при зачерпывании
горной массы из штабеля, Н
P
k V к
k -удельное сопротивление породы зачерпыванию
(0,1...0,2 МПа);
- длина пути зачерпывания, м;
V к - ёмкость ковша, м3
Ковшовые органы погрузки
Мощность, расходуемая на зачерпывание горной
массы, кВт
Nз
P in
60000
Ковшовые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на подъем горной массы
породы на высоту разгрузки
(диаметр проходимой выработки), кВт
Np
Vк i n g D
60000
- насыпная плотность породы в ковше, т/м3;
g
- ускорение свободного падения, м/с2;
D - диаметр проходимой выработки, м
Ковшовые органы погрузки
Суммарная мощность привода ковшового грузчика,
кВт
N кг N з N п
V к i n k g D
60000
Погрузочные нагребающие лапы
Применяются на стреловых проходческих
комбайнах и буропогрузочных и погрузочных
машинах
Машина буропогрузочная БПР
Погрузочные нагребающие лапы
Достоинства:
обеспечивают хорошую погрузку крупнокусковой
скальной горной породы;
обеспечивают достаточно высокую
производительность;
имеют относительно простую конструкцию;
имеют удовлетворительную надежность
Погрузочные нагребающие лапы
Технологический цикл погрузки нагребающими
лапами состоит из следующих операций:
- внедрение лапы в штабель породы;
- зачерпывание породы;
- перемещение породы по наклонной плите грузчика
до передаточного конвейера;
- холостое движение лапы
Погрузочные нагребающие лапы
Производительность (м3/с) нагребающей лапы по
погрузке:
Qл Vл z n
V л - объем горной массы, транспортируемый лапой за
один ход качания, м3;
z - число нагребающих лап;
n - частота качания лап, с-1
Погрузочные нагребающие лапы
Объем породы, м3, транспортируемый лапой за
один ход качания
V л 0 ,5 B з d т hгр
B з - ширина передней кромки плиты стола грузчика, м;
d m - расстояние между траекториями движения лап,
hг р
которое ориентировочно равно диаметру ведущих
дисков, м;
- средняя высота слоя нагребаемой породы, которая
принимается равной (1,0...2,0) высоты нагребающей
лапы, м;
Погрузочные нагребающие лапы
Работа (Дж), совершаемая лапой за одно качание,
определяется суммированием работ на отрыв породы от штабеля,
перемещения её по плите стола грузчика и подъёма на высоту разгрузки
на передаточный конвейер
Aл W р k ш G hп f п
W - сопротивление отрыву породы от штабеля, Н;
р - путь, проходимый лапой при отделении породы от
штабеля, м;
k ш = 2 - коэффициент заштыбовки;
G - вес породы, перемещаемый лапой, Н;
h п - высота погрузки на передаточный конвейер, м;
f - коэффициент трения породы по плите грузчика;
- путь, проходимый породой по плите грузчика, м.
п
Погрузочные нагребающие лапы
Сопротивление отрыву породы от штабеля, Н
W в kв
- длина внедряющейся в штабель кромки
лапы,
м;
в
k-вудельное сопротивление внедрения лапы, Н/м.
Погрузочные нагребающие лапы
Вес породы, перемещаемый лапой, Н:
G Vл g
g
- насыпная плотность породы, т/м3;
- ускорение свободного падения, м/с2.
Погрузочные нагребающие лапы
Мощность привода лапы, кВт
Nл
Aл n
- КПД привода лапы
Slide 34
Доцент Кухарь В.Ю.
кафедра горных машин и
инжиниринга, ГВУЗ "НГУ"
Курс
Технология и оборудование
горного производства
Лекция 10
ОРГАНЫ ПОГРУЗКИ ГОРНЫХ КОМБАЙНОВ
Механизированная погрузка отбитой горной
массы производится при выемке пологих и
наклонных (до 35) пластов и проходке
горизонтальных и наклонных выработок.
При выемке крутых пластов и проходке
восстающих выработок транспортирование
отбитой горной массы от органа разрушения
производится самотеком под действием сил
гравитации.
Механическая погрузка отбитой горной массы
представляет собой две технологические
операции:
- зачерпывание разрушенной горной массы
- транспортирование ее к месту погрузки
(на лавовый или штрековый конвейер,
вагонетки или другие транспортные средства).
У современных очистных комбайнов
операции зачерпывания и транспортировки
совмещены и реализованы в конструкции
самого органа разрушения.
Такое совмещение функций в одном органе
упрощает конструкцию, уменьшает габариты
очистного комбайна и обеспечивает его работу
при минимальном обнажении кровли.
У проходческих комбайнов совмещение
операций зачерпывания и транспортировки
практически невозможно.
Зачерпывающая часть у этих комбайнов
осуществляет захват отбитой породы из
штабеля и производит погрузку ее на
передаточный конвейер (скребковый или
ленточный), который располагается вдоль
продольной оси комбайна, является второй
частью погрузочного органа и транспортирует
породу до перегружателя, штрекового
конвейера или вагонетки.
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- обеспечивать максимальную производительность
комбайна в конкретных условиях эксплуатации, то
есть должно обеспечиваться условие
Q гр Q к
Q гр Q к
Q гр (2...3)Q
когда поток поступающей на погрузку
отбитой породы постоянен
(буровые проходческие комбайны)
к
когда возможно внезапное
увеличение объема погружаемой
породы
(стреловые проходческие комбайны)
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- производить погрузку отбитой горной массы без
большого просыпания по всему фронту работы
органа разрушения с эффективной зачисткой почвы;
- не переизмельчать транспортируемую породу;
- обеспечивать дополнительное разрушение
нетранспортабельных кусков;
- иметь минимальную энергоемкость процесса
погрузки;
Требования, предъявляемые к органам погрузки
-не вызывать повышенного пылеобразования;
- обеспечивать возможность самозарубки очистного
комбайна в пласт;
- быть простым по устройству, легким и удобным в
монтаже и демонтаже;
- иметь минимальные габаритные размеры и массу
при высокой эксплуатационной надежности
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по характеру взаимодействия с погружаемой горной
массой
статические, не имеющие
специального привода
активные, имеющие
специальный привод и
конструктивные элементы
для дробления негабаритных
кусков породы и
перемещения разрушенной
горной массы
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с вертикально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с горизонтально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
шнековые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
барабанные
с вертикальной осью вращения
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
лемехо-отвальные
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
ковшовые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
загребающие
лапы
загребающие
звезды
Скребковые органы погрузки
Ранее широко использовались на
широкозахватных очистных комбайнах и первых
серийных отечественных стреловых
проходческих комбайнах
Широкозахватный очистной комбайн
«Донбасс»
Стреловой проходческий комбайн
ПК3М
Скребковые органы погрузки
В настоящее время скребковые органы погрузки
применяются на проходческих комбайнах
Машина поддирочно-погрузочная
МПР
Стреловой проходческий комбайн
КПЛ
Скребковые органы погрузки
Недостатки:
- значительное переизмельчение угля и
пылеобразование;
- низкий механический КПД и интенсивный износ
элементов направляющих ручьев бара и самой
цепи;
- значительные габаритные размеры и масса;
ограниченные возможности по погрузке
крупнокусковой крепкой породы
Шнековые органы погрузки
Совмещают в себе одновременно функцию
разрушения пласта и погрузки разрушенной
массы на забойный конвейер
Узкозахватный очистной комбайн
К-500
Проходческо-очистной комбайн
Урал-10А
Шнековые органы погрузки
Достоинства:
достаточно простая конструкция;
относительно высокий механический КПД;
повышенная прочность и долговечность
Шнековые органы погрузки
Производительность (м3/с) шнекового органа
разрушения по погрузке:
'
n 2
ш
2
D ш d ш S
Qш
N з и
4
cos ш
n - частота вращения шнека, с-1;
наружный диаметр шнека, м;
d ш - диаметр ступицы шнека, м;
'
S - шаг спирали шнека, м;
ш - толщина лопасти шнека, м;
ш - угол подъема лопасти шнека;
N з - число заходов шнека;
и - коэффициент использования сечения шнека на
выходе.
Dш -
Шнековые органы погрузки
Частота вращения шнекового органа разрушения по
условию отсутствия заштыбовки должна быть
больше критической его частоты вращения, с-1:
n кр
4 В з V пр Н р k 1 Н 0
2
Dш
2
dш
'
ш
S
N з
cos ш
и
В з - ширина захвата органа разрушения, м;
V пр
Нр
k1
- расчетная скорость подачи комбайна, м/с;
- расчетная мощность пласта, м;
- коэффициент, учитывающий часть угля,
подлежащего погрузке
Шнековые органы погрузки
Производительность шнека по погрузке
увеличивается в 1,5 - 2,0 раза с применением
зачистных щитков, которые удерживают отбитый
уголь в зоне шнека.
Шнековые органы погрузки
Сила сопротивления погрузке породы для
шнекового органа разрушения, Н
при работе без подпорного щитка Fпогр 100 h об
при работе с подпорным щитком Fпогр 350 hоб
подача за один оборот шнека
h об
100 V пр
n
Шнековые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку шнеком,
определяется из выражения, кВт
Pпогр
F погр D и n
60 1000
Лемехо-отвальные органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
повышенная прочность и долговечность;
не измельчают отбитый уголь;
не поднимают пыли
Недостатки:
значительные тяговые усилия для
перемещения вдоль забоя
Лемехо-отвальные органы погрузки
В настоящее время лемехо-отвальные
погрузочные органы применяются только в
стругах.
Это позволяет совмещать в одной конструкции
функции отделения угля от массива и его
погрузки на забойный конвейер
Лемехо-отвальные органы погрузки
Производительность (т/с) лемехо-отвального органа
по погрузке:
Q гр H р h V с
H р - расчетная мощность пласта, м;
h - толщина снимаемой стругом стружки, м;
V с - скорость перемещения струга вдоль лавы, м/с;
- плотность угля, т/м3.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Результирующая сила погрузки угля стругом, Н
Fп F1 F2 F3 F4 F5
F1 - сила внедрения погрузочной поверхности струга в
F2
F3
F4
F5
штабель угля, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга до уровня высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга выше высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля на конвейер, Н;
- сила сопротивления внутреннему трению в
штабеле угля перед стругом, Н.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку лемехом
струга, кВт
Pпогр
Vп
Fп V п
60 1000
- скорость перемещения струга, м/мин;
Ковшовые органы погрузки
Применяются на буровых проходческих комбайнах с
роторными или планетарными органами
разрушения
Проходческий комплекс Союз – 19
Комбайн проходческий ПК-8МА
Ковшовые органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
высокая надежность и долговечность,
повышенный механический КПД,
отсутствие своего отдельного привода
Недостатки:
существенное снижение производительности
при погрузке влажной горной массы (склонной к
налипанию);
частота вращения ковшей ограничена
возможностью их разгрузки в верхнем
положении
Ковшовые органы погрузки
Производительность (м3/с) ковшового органа по
погрузке:
Q гр V к i n
V к - емкость ковша, м3;
i - число ковшей;
n - частота вращения ковшей, мин-1;
=0,1-0,15 - коэффициент заполнения ковшей
Ковшовые органы погрузки
Критическая частота вращения ротора с учетом сил
трения породы о стенки ковша, мин-1
n кр
30
g 1 f
R
g - ускорение свободного падения, м/с2;
R - радиус луча, на котором крепится ковш, м;
f = 0,3-0,4 - коэффициент трения породы о стенки ковша
Ковшовые органы погрузки
Окружное усилие на ковше при зачерпывании
горной массы из штабеля, Н
P
k V к
k -удельное сопротивление породы зачерпыванию
(0,1...0,2 МПа);
- длина пути зачерпывания, м;
V к - ёмкость ковша, м3
Ковшовые органы погрузки
Мощность, расходуемая на зачерпывание горной
массы, кВт
Nз
P in
60000
Ковшовые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на подъем горной массы
породы на высоту разгрузки
(диаметр проходимой выработки), кВт
Np
Vк i n g D
60000
- насыпная плотность породы в ковше, т/м3;
g
- ускорение свободного падения, м/с2;
D - диаметр проходимой выработки, м
Ковшовые органы погрузки
Суммарная мощность привода ковшового грузчика,
кВт
N кг N з N п
V к i n k g D
60000
Погрузочные нагребающие лапы
Применяются на стреловых проходческих
комбайнах и буропогрузочных и погрузочных
машинах
Машина буропогрузочная БПР
Погрузочные нагребающие лапы
Достоинства:
обеспечивают хорошую погрузку крупнокусковой
скальной горной породы;
обеспечивают достаточно высокую
производительность;
имеют относительно простую конструкцию;
имеют удовлетворительную надежность
Погрузочные нагребающие лапы
Технологический цикл погрузки нагребающими
лапами состоит из следующих операций:
- внедрение лапы в штабель породы;
- зачерпывание породы;
- перемещение породы по наклонной плите грузчика
до передаточного конвейера;
- холостое движение лапы
Погрузочные нагребающие лапы
Производительность (м3/с) нагребающей лапы по
погрузке:
Qл Vл z n
V л - объем горной массы, транспортируемый лапой за
один ход качания, м3;
z - число нагребающих лап;
n - частота качания лап, с-1
Погрузочные нагребающие лапы
Объем породы, м3, транспортируемый лапой за
один ход качания
V л 0 ,5 B з d т hгр
B з - ширина передней кромки плиты стола грузчика, м;
d m - расстояние между траекториями движения лап,
hг р
которое ориентировочно равно диаметру ведущих
дисков, м;
- средняя высота слоя нагребаемой породы, которая
принимается равной (1,0...2,0) высоты нагребающей
лапы, м;
Погрузочные нагребающие лапы
Работа (Дж), совершаемая лапой за одно качание,
определяется суммированием работ на отрыв породы от штабеля,
перемещения её по плите стола грузчика и подъёма на высоту разгрузки
на передаточный конвейер
Aл W р k ш G hп f п
W - сопротивление отрыву породы от штабеля, Н;
р - путь, проходимый лапой при отделении породы от
штабеля, м;
k ш = 2 - коэффициент заштыбовки;
G - вес породы, перемещаемый лапой, Н;
h п - высота погрузки на передаточный конвейер, м;
f - коэффициент трения породы по плите грузчика;
- путь, проходимый породой по плите грузчика, м.
п
Погрузочные нагребающие лапы
Сопротивление отрыву породы от штабеля, Н
W в kв
- длина внедряющейся в штабель кромки
лапы,
м;
в
k-вудельное сопротивление внедрения лапы, Н/м.
Погрузочные нагребающие лапы
Вес породы, перемещаемый лапой, Н:
G Vл g
g
- насыпная плотность породы, т/м3;
- ускорение свободного падения, м/с2.
Погрузочные нагребающие лапы
Мощность привода лапы, кВт
Nл
Aл n
- КПД привода лапы
Slide 35
Доцент Кухарь В.Ю.
кафедра горных машин и
инжиниринга, ГВУЗ "НГУ"
Курс
Технология и оборудование
горного производства
Лекция 10
ОРГАНЫ ПОГРУЗКИ ГОРНЫХ КОМБАЙНОВ
Механизированная погрузка отбитой горной
массы производится при выемке пологих и
наклонных (до 35) пластов и проходке
горизонтальных и наклонных выработок.
При выемке крутых пластов и проходке
восстающих выработок транспортирование
отбитой горной массы от органа разрушения
производится самотеком под действием сил
гравитации.
Механическая погрузка отбитой горной массы
представляет собой две технологические
операции:
- зачерпывание разрушенной горной массы
- транспортирование ее к месту погрузки
(на лавовый или штрековый конвейер,
вагонетки или другие транспортные средства).
У современных очистных комбайнов
операции зачерпывания и транспортировки
совмещены и реализованы в конструкции
самого органа разрушения.
Такое совмещение функций в одном органе
упрощает конструкцию, уменьшает габариты
очистного комбайна и обеспечивает его работу
при минимальном обнажении кровли.
У проходческих комбайнов совмещение
операций зачерпывания и транспортировки
практически невозможно.
Зачерпывающая часть у этих комбайнов
осуществляет захват отбитой породы из
штабеля и производит погрузку ее на
передаточный конвейер (скребковый или
ленточный), который располагается вдоль
продольной оси комбайна, является второй
частью погрузочного органа и транспортирует
породу до перегружателя, штрекового
конвейера или вагонетки.
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- обеспечивать максимальную производительность
комбайна в конкретных условиях эксплуатации, то
есть должно обеспечиваться условие
Q гр Q к
Q гр Q к
Q гр (2...3)Q
когда поток поступающей на погрузку
отбитой породы постоянен
(буровые проходческие комбайны)
к
когда возможно внезапное
увеличение объема погружаемой
породы
(стреловые проходческие комбайны)
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- производить погрузку отбитой горной массы без
большого просыпания по всему фронту работы
органа разрушения с эффективной зачисткой почвы;
- не переизмельчать транспортируемую породу;
- обеспечивать дополнительное разрушение
нетранспортабельных кусков;
- иметь минимальную энергоемкость процесса
погрузки;
Требования, предъявляемые к органам погрузки
-не вызывать повышенного пылеобразования;
- обеспечивать возможность самозарубки очистного
комбайна в пласт;
- быть простым по устройству, легким и удобным в
монтаже и демонтаже;
- иметь минимальные габаритные размеры и массу
при высокой эксплуатационной надежности
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по характеру взаимодействия с погружаемой горной
массой
статические, не имеющие
специального привода
активные, имеющие
специальный привод и
конструктивные элементы
для дробления негабаритных
кусков породы и
перемещения разрушенной
горной массы
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с вертикально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с горизонтально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
шнековые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
барабанные
с вертикальной осью вращения
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
лемехо-отвальные
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
ковшовые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
загребающие
лапы
загребающие
звезды
Скребковые органы погрузки
Ранее широко использовались на
широкозахватных очистных комбайнах и первых
серийных отечественных стреловых
проходческих комбайнах
Широкозахватный очистной комбайн
«Донбасс»
Стреловой проходческий комбайн
ПК3М
Скребковые органы погрузки
В настоящее время скребковые органы погрузки
применяются на проходческих комбайнах
Машина поддирочно-погрузочная
МПР
Стреловой проходческий комбайн
КПЛ
Скребковые органы погрузки
Недостатки:
- значительное переизмельчение угля и
пылеобразование;
- низкий механический КПД и интенсивный износ
элементов направляющих ручьев бара и самой
цепи;
- значительные габаритные размеры и масса;
ограниченные возможности по погрузке
крупнокусковой крепкой породы
Шнековые органы погрузки
Совмещают в себе одновременно функцию
разрушения пласта и погрузки разрушенной
массы на забойный конвейер
Узкозахватный очистной комбайн
К-500
Проходческо-очистной комбайн
Урал-10А
Шнековые органы погрузки
Достоинства:
достаточно простая конструкция;
относительно высокий механический КПД;
повышенная прочность и долговечность
Шнековые органы погрузки
Производительность (м3/с) шнекового органа
разрушения по погрузке:
'
n 2
ш
2
D ш d ш S
Qш
N з и
4
cos ш
n - частота вращения шнека, с-1;
наружный диаметр шнека, м;
d ш - диаметр ступицы шнека, м;
'
S - шаг спирали шнека, м;
ш - толщина лопасти шнека, м;
ш - угол подъема лопасти шнека;
N з - число заходов шнека;
и - коэффициент использования сечения шнека на
выходе.
Dш -
Шнековые органы погрузки
Частота вращения шнекового органа разрушения по
условию отсутствия заштыбовки должна быть
больше критической его частоты вращения, с-1:
n кр
4 В з V пр Н р k 1 Н 0
2
Dш
2
dш
'
ш
S
N з
cos ш
и
В з - ширина захвата органа разрушения, м;
V пр
Нр
k1
- расчетная скорость подачи комбайна, м/с;
- расчетная мощность пласта, м;
- коэффициент, учитывающий часть угля,
подлежащего погрузке
Шнековые органы погрузки
Производительность шнека по погрузке
увеличивается в 1,5 - 2,0 раза с применением
зачистных щитков, которые удерживают отбитый
уголь в зоне шнека.
Шнековые органы погрузки
Сила сопротивления погрузке породы для
шнекового органа разрушения, Н
при работе без подпорного щитка Fпогр 100 h об
при работе с подпорным щитком Fпогр 350 hоб
подача за один оборот шнека
h об
100 V пр
n
Шнековые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку шнеком,
определяется из выражения, кВт
Pпогр
F погр D и n
60 1000
Лемехо-отвальные органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
повышенная прочность и долговечность;
не измельчают отбитый уголь;
не поднимают пыли
Недостатки:
значительные тяговые усилия для
перемещения вдоль забоя
Лемехо-отвальные органы погрузки
В настоящее время лемехо-отвальные
погрузочные органы применяются только в
стругах.
Это позволяет совмещать в одной конструкции
функции отделения угля от массива и его
погрузки на забойный конвейер
Лемехо-отвальные органы погрузки
Производительность (т/с) лемехо-отвального органа
по погрузке:
Q гр H р h V с
H р - расчетная мощность пласта, м;
h - толщина снимаемой стругом стружки, м;
V с - скорость перемещения струга вдоль лавы, м/с;
- плотность угля, т/м3.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Результирующая сила погрузки угля стругом, Н
Fп F1 F2 F3 F4 F5
F1 - сила внедрения погрузочной поверхности струга в
F2
F3
F4
F5
штабель угля, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга до уровня высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга выше высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля на конвейер, Н;
- сила сопротивления внутреннему трению в
штабеле угля перед стругом, Н.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку лемехом
струга, кВт
Pпогр
Vп
Fп V п
60 1000
- скорость перемещения струга, м/мин;
Ковшовые органы погрузки
Применяются на буровых проходческих комбайнах с
роторными или планетарными органами
разрушения
Проходческий комплекс Союз – 19
Комбайн проходческий ПК-8МА
Ковшовые органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
высокая надежность и долговечность,
повышенный механический КПД,
отсутствие своего отдельного привода
Недостатки:
существенное снижение производительности
при погрузке влажной горной массы (склонной к
налипанию);
частота вращения ковшей ограничена
возможностью их разгрузки в верхнем
положении
Ковшовые органы погрузки
Производительность (м3/с) ковшового органа по
погрузке:
Q гр V к i n
V к - емкость ковша, м3;
i - число ковшей;
n - частота вращения ковшей, мин-1;
=0,1-0,15 - коэффициент заполнения ковшей
Ковшовые органы погрузки
Критическая частота вращения ротора с учетом сил
трения породы о стенки ковша, мин-1
n кр
30
g 1 f
R
g - ускорение свободного падения, м/с2;
R - радиус луча, на котором крепится ковш, м;
f = 0,3-0,4 - коэффициент трения породы о стенки ковша
Ковшовые органы погрузки
Окружное усилие на ковше при зачерпывании
горной массы из штабеля, Н
P
k V к
k -удельное сопротивление породы зачерпыванию
(0,1...0,2 МПа);
- длина пути зачерпывания, м;
V к - ёмкость ковша, м3
Ковшовые органы погрузки
Мощность, расходуемая на зачерпывание горной
массы, кВт
Nз
P in
60000
Ковшовые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на подъем горной массы
породы на высоту разгрузки
(диаметр проходимой выработки), кВт
Np
Vк i n g D
60000
- насыпная плотность породы в ковше, т/м3;
g
- ускорение свободного падения, м/с2;
D - диаметр проходимой выработки, м
Ковшовые органы погрузки
Суммарная мощность привода ковшового грузчика,
кВт
N кг N з N п
V к i n k g D
60000
Погрузочные нагребающие лапы
Применяются на стреловых проходческих
комбайнах и буропогрузочных и погрузочных
машинах
Машина буропогрузочная БПР
Погрузочные нагребающие лапы
Достоинства:
обеспечивают хорошую погрузку крупнокусковой
скальной горной породы;
обеспечивают достаточно высокую
производительность;
имеют относительно простую конструкцию;
имеют удовлетворительную надежность
Погрузочные нагребающие лапы
Технологический цикл погрузки нагребающими
лапами состоит из следующих операций:
- внедрение лапы в штабель породы;
- зачерпывание породы;
- перемещение породы по наклонной плите грузчика
до передаточного конвейера;
- холостое движение лапы
Погрузочные нагребающие лапы
Производительность (м3/с) нагребающей лапы по
погрузке:
Qл Vл z n
V л - объем горной массы, транспортируемый лапой за
один ход качания, м3;
z - число нагребающих лап;
n - частота качания лап, с-1
Погрузочные нагребающие лапы
Объем породы, м3, транспортируемый лапой за
один ход качания
V л 0 ,5 B з d т hгр
B з - ширина передней кромки плиты стола грузчика, м;
d m - расстояние между траекториями движения лап,
hг р
которое ориентировочно равно диаметру ведущих
дисков, м;
- средняя высота слоя нагребаемой породы, которая
принимается равной (1,0...2,0) высоты нагребающей
лапы, м;
Погрузочные нагребающие лапы
Работа (Дж), совершаемая лапой за одно качание,
определяется суммированием работ на отрыв породы от штабеля,
перемещения её по плите стола грузчика и подъёма на высоту разгрузки
на передаточный конвейер
Aл W р k ш G hп f п
W - сопротивление отрыву породы от штабеля, Н;
р - путь, проходимый лапой при отделении породы от
штабеля, м;
k ш = 2 - коэффициент заштыбовки;
G - вес породы, перемещаемый лапой, Н;
h п - высота погрузки на передаточный конвейер, м;
f - коэффициент трения породы по плите грузчика;
- путь, проходимый породой по плите грузчика, м.
п
Погрузочные нагребающие лапы
Сопротивление отрыву породы от штабеля, Н
W в kв
- длина внедряющейся в штабель кромки
лапы,
м;
в
k-вудельное сопротивление внедрения лапы, Н/м.
Погрузочные нагребающие лапы
Вес породы, перемещаемый лапой, Н:
G Vл g
g
- насыпная плотность породы, т/м3;
- ускорение свободного падения, м/с2.
Погрузочные нагребающие лапы
Мощность привода лапы, кВт
Nл
Aл n
- КПД привода лапы
Slide 36
Доцент Кухарь В.Ю.
кафедра горных машин и
инжиниринга, ГВУЗ "НГУ"
Курс
Технология и оборудование
горного производства
Лекция 10
ОРГАНЫ ПОГРУЗКИ ГОРНЫХ КОМБАЙНОВ
Механизированная погрузка отбитой горной
массы производится при выемке пологих и
наклонных (до 35) пластов и проходке
горизонтальных и наклонных выработок.
При выемке крутых пластов и проходке
восстающих выработок транспортирование
отбитой горной массы от органа разрушения
производится самотеком под действием сил
гравитации.
Механическая погрузка отбитой горной массы
представляет собой две технологические
операции:
- зачерпывание разрушенной горной массы
- транспортирование ее к месту погрузки
(на лавовый или штрековый конвейер,
вагонетки или другие транспортные средства).
У современных очистных комбайнов
операции зачерпывания и транспортировки
совмещены и реализованы в конструкции
самого органа разрушения.
Такое совмещение функций в одном органе
упрощает конструкцию, уменьшает габариты
очистного комбайна и обеспечивает его работу
при минимальном обнажении кровли.
У проходческих комбайнов совмещение
операций зачерпывания и транспортировки
практически невозможно.
Зачерпывающая часть у этих комбайнов
осуществляет захват отбитой породы из
штабеля и производит погрузку ее на
передаточный конвейер (скребковый или
ленточный), который располагается вдоль
продольной оси комбайна, является второй
частью погрузочного органа и транспортирует
породу до перегружателя, штрекового
конвейера или вагонетки.
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- обеспечивать максимальную производительность
комбайна в конкретных условиях эксплуатации, то
есть должно обеспечиваться условие
Q гр Q к
Q гр Q к
Q гр (2...3)Q
когда поток поступающей на погрузку
отбитой породы постоянен
(буровые проходческие комбайны)
к
когда возможно внезапное
увеличение объема погружаемой
породы
(стреловые проходческие комбайны)
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- производить погрузку отбитой горной массы без
большого просыпания по всему фронту работы
органа разрушения с эффективной зачисткой почвы;
- не переизмельчать транспортируемую породу;
- обеспечивать дополнительное разрушение
нетранспортабельных кусков;
- иметь минимальную энергоемкость процесса
погрузки;
Требования, предъявляемые к органам погрузки
-не вызывать повышенного пылеобразования;
- обеспечивать возможность самозарубки очистного
комбайна в пласт;
- быть простым по устройству, легким и удобным в
монтаже и демонтаже;
- иметь минимальные габаритные размеры и массу
при высокой эксплуатационной надежности
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по характеру взаимодействия с погружаемой горной
массой
статические, не имеющие
специального привода
активные, имеющие
специальный привод и
конструктивные элементы
для дробления негабаритных
кусков породы и
перемещения разрушенной
горной массы
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с вертикально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с горизонтально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
шнековые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
барабанные
с вертикальной осью вращения
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
лемехо-отвальные
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
ковшовые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
загребающие
лапы
загребающие
звезды
Скребковые органы погрузки
Ранее широко использовались на
широкозахватных очистных комбайнах и первых
серийных отечественных стреловых
проходческих комбайнах
Широкозахватный очистной комбайн
«Донбасс»
Стреловой проходческий комбайн
ПК3М
Скребковые органы погрузки
В настоящее время скребковые органы погрузки
применяются на проходческих комбайнах
Машина поддирочно-погрузочная
МПР
Стреловой проходческий комбайн
КПЛ
Скребковые органы погрузки
Недостатки:
- значительное переизмельчение угля и
пылеобразование;
- низкий механический КПД и интенсивный износ
элементов направляющих ручьев бара и самой
цепи;
- значительные габаритные размеры и масса;
ограниченные возможности по погрузке
крупнокусковой крепкой породы
Шнековые органы погрузки
Совмещают в себе одновременно функцию
разрушения пласта и погрузки разрушенной
массы на забойный конвейер
Узкозахватный очистной комбайн
К-500
Проходческо-очистной комбайн
Урал-10А
Шнековые органы погрузки
Достоинства:
достаточно простая конструкция;
относительно высокий механический КПД;
повышенная прочность и долговечность
Шнековые органы погрузки
Производительность (м3/с) шнекового органа
разрушения по погрузке:
'
n 2
ш
2
D ш d ш S
Qш
N з и
4
cos ш
n - частота вращения шнека, с-1;
наружный диаметр шнека, м;
d ш - диаметр ступицы шнека, м;
'
S - шаг спирали шнека, м;
ш - толщина лопасти шнека, м;
ш - угол подъема лопасти шнека;
N з - число заходов шнека;
и - коэффициент использования сечения шнека на
выходе.
Dш -
Шнековые органы погрузки
Частота вращения шнекового органа разрушения по
условию отсутствия заштыбовки должна быть
больше критической его частоты вращения, с-1:
n кр
4 В з V пр Н р k 1 Н 0
2
Dш
2
dш
'
ш
S
N з
cos ш
и
В з - ширина захвата органа разрушения, м;
V пр
Нр
k1
- расчетная скорость подачи комбайна, м/с;
- расчетная мощность пласта, м;
- коэффициент, учитывающий часть угля,
подлежащего погрузке
Шнековые органы погрузки
Производительность шнека по погрузке
увеличивается в 1,5 - 2,0 раза с применением
зачистных щитков, которые удерживают отбитый
уголь в зоне шнека.
Шнековые органы погрузки
Сила сопротивления погрузке породы для
шнекового органа разрушения, Н
при работе без подпорного щитка Fпогр 100 h об
при работе с подпорным щитком Fпогр 350 hоб
подача за один оборот шнека
h об
100 V пр
n
Шнековые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку шнеком,
определяется из выражения, кВт
Pпогр
F погр D и n
60 1000
Лемехо-отвальные органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
повышенная прочность и долговечность;
не измельчают отбитый уголь;
не поднимают пыли
Недостатки:
значительные тяговые усилия для
перемещения вдоль забоя
Лемехо-отвальные органы погрузки
В настоящее время лемехо-отвальные
погрузочные органы применяются только в
стругах.
Это позволяет совмещать в одной конструкции
функции отделения угля от массива и его
погрузки на забойный конвейер
Лемехо-отвальные органы погрузки
Производительность (т/с) лемехо-отвального органа
по погрузке:
Q гр H р h V с
H р - расчетная мощность пласта, м;
h - толщина снимаемой стругом стружки, м;
V с - скорость перемещения струга вдоль лавы, м/с;
- плотность угля, т/м3.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Результирующая сила погрузки угля стругом, Н
Fп F1 F2 F3 F4 F5
F1 - сила внедрения погрузочной поверхности струга в
F2
F3
F4
F5
штабель угля, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга до уровня высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга выше высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля на конвейер, Н;
- сила сопротивления внутреннему трению в
штабеле угля перед стругом, Н.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку лемехом
струга, кВт
Pпогр
Vп
Fп V п
60 1000
- скорость перемещения струга, м/мин;
Ковшовые органы погрузки
Применяются на буровых проходческих комбайнах с
роторными или планетарными органами
разрушения
Проходческий комплекс Союз – 19
Комбайн проходческий ПК-8МА
Ковшовые органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
высокая надежность и долговечность,
повышенный механический КПД,
отсутствие своего отдельного привода
Недостатки:
существенное снижение производительности
при погрузке влажной горной массы (склонной к
налипанию);
частота вращения ковшей ограничена
возможностью их разгрузки в верхнем
положении
Ковшовые органы погрузки
Производительность (м3/с) ковшового органа по
погрузке:
Q гр V к i n
V к - емкость ковша, м3;
i - число ковшей;
n - частота вращения ковшей, мин-1;
=0,1-0,15 - коэффициент заполнения ковшей
Ковшовые органы погрузки
Критическая частота вращения ротора с учетом сил
трения породы о стенки ковша, мин-1
n кр
30
g 1 f
R
g - ускорение свободного падения, м/с2;
R - радиус луча, на котором крепится ковш, м;
f = 0,3-0,4 - коэффициент трения породы о стенки ковша
Ковшовые органы погрузки
Окружное усилие на ковше при зачерпывании
горной массы из штабеля, Н
P
k V к
k -удельное сопротивление породы зачерпыванию
(0,1...0,2 МПа);
- длина пути зачерпывания, м;
V к - ёмкость ковша, м3
Ковшовые органы погрузки
Мощность, расходуемая на зачерпывание горной
массы, кВт
Nз
P in
60000
Ковшовые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на подъем горной массы
породы на высоту разгрузки
(диаметр проходимой выработки), кВт
Np
Vк i n g D
60000
- насыпная плотность породы в ковше, т/м3;
g
- ускорение свободного падения, м/с2;
D - диаметр проходимой выработки, м
Ковшовые органы погрузки
Суммарная мощность привода ковшового грузчика,
кВт
N кг N з N п
V к i n k g D
60000
Погрузочные нагребающие лапы
Применяются на стреловых проходческих
комбайнах и буропогрузочных и погрузочных
машинах
Машина буропогрузочная БПР
Погрузочные нагребающие лапы
Достоинства:
обеспечивают хорошую погрузку крупнокусковой
скальной горной породы;
обеспечивают достаточно высокую
производительность;
имеют относительно простую конструкцию;
имеют удовлетворительную надежность
Погрузочные нагребающие лапы
Технологический цикл погрузки нагребающими
лапами состоит из следующих операций:
- внедрение лапы в штабель породы;
- зачерпывание породы;
- перемещение породы по наклонной плите грузчика
до передаточного конвейера;
- холостое движение лапы
Погрузочные нагребающие лапы
Производительность (м3/с) нагребающей лапы по
погрузке:
Qл Vл z n
V л - объем горной массы, транспортируемый лапой за
один ход качания, м3;
z - число нагребающих лап;
n - частота качания лап, с-1
Погрузочные нагребающие лапы
Объем породы, м3, транспортируемый лапой за
один ход качания
V л 0 ,5 B з d т hгр
B з - ширина передней кромки плиты стола грузчика, м;
d m - расстояние между траекториями движения лап,
hг р
которое ориентировочно равно диаметру ведущих
дисков, м;
- средняя высота слоя нагребаемой породы, которая
принимается равной (1,0...2,0) высоты нагребающей
лапы, м;
Погрузочные нагребающие лапы
Работа (Дж), совершаемая лапой за одно качание,
определяется суммированием работ на отрыв породы от штабеля,
перемещения её по плите стола грузчика и подъёма на высоту разгрузки
на передаточный конвейер
Aл W р k ш G hп f п
W - сопротивление отрыву породы от штабеля, Н;
р - путь, проходимый лапой при отделении породы от
штабеля, м;
k ш = 2 - коэффициент заштыбовки;
G - вес породы, перемещаемый лапой, Н;
h п - высота погрузки на передаточный конвейер, м;
f - коэффициент трения породы по плите грузчика;
- путь, проходимый породой по плите грузчика, м.
п
Погрузочные нагребающие лапы
Сопротивление отрыву породы от штабеля, Н
W в kв
- длина внедряющейся в штабель кромки
лапы,
м;
в
k-вудельное сопротивление внедрения лапы, Н/м.
Погрузочные нагребающие лапы
Вес породы, перемещаемый лапой, Н:
G Vл g
g
- насыпная плотность породы, т/м3;
- ускорение свободного падения, м/с2.
Погрузочные нагребающие лапы
Мощность привода лапы, кВт
Nл
Aл n
- КПД привода лапы
Slide 37
Доцент Кухарь В.Ю.
кафедра горных машин и
инжиниринга, ГВУЗ "НГУ"
Курс
Технология и оборудование
горного производства
Лекция 10
ОРГАНЫ ПОГРУЗКИ ГОРНЫХ КОМБАЙНОВ
Механизированная погрузка отбитой горной
массы производится при выемке пологих и
наклонных (до 35) пластов и проходке
горизонтальных и наклонных выработок.
При выемке крутых пластов и проходке
восстающих выработок транспортирование
отбитой горной массы от органа разрушения
производится самотеком под действием сил
гравитации.
Механическая погрузка отбитой горной массы
представляет собой две технологические
операции:
- зачерпывание разрушенной горной массы
- транспортирование ее к месту погрузки
(на лавовый или штрековый конвейер,
вагонетки или другие транспортные средства).
У современных очистных комбайнов
операции зачерпывания и транспортировки
совмещены и реализованы в конструкции
самого органа разрушения.
Такое совмещение функций в одном органе
упрощает конструкцию, уменьшает габариты
очистного комбайна и обеспечивает его работу
при минимальном обнажении кровли.
У проходческих комбайнов совмещение
операций зачерпывания и транспортировки
практически невозможно.
Зачерпывающая часть у этих комбайнов
осуществляет захват отбитой породы из
штабеля и производит погрузку ее на
передаточный конвейер (скребковый или
ленточный), который располагается вдоль
продольной оси комбайна, является второй
частью погрузочного органа и транспортирует
породу до перегружателя, штрекового
конвейера или вагонетки.
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- обеспечивать максимальную производительность
комбайна в конкретных условиях эксплуатации, то
есть должно обеспечиваться условие
Q гр Q к
Q гр Q к
Q гр (2...3)Q
когда поток поступающей на погрузку
отбитой породы постоянен
(буровые проходческие комбайны)
к
когда возможно внезапное
увеличение объема погружаемой
породы
(стреловые проходческие комбайны)
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- производить погрузку отбитой горной массы без
большого просыпания по всему фронту работы
органа разрушения с эффективной зачисткой почвы;
- не переизмельчать транспортируемую породу;
- обеспечивать дополнительное разрушение
нетранспортабельных кусков;
- иметь минимальную энергоемкость процесса
погрузки;
Требования, предъявляемые к органам погрузки
-не вызывать повышенного пылеобразования;
- обеспечивать возможность самозарубки очистного
комбайна в пласт;
- быть простым по устройству, легким и удобным в
монтаже и демонтаже;
- иметь минимальные габаритные размеры и массу
при высокой эксплуатационной надежности
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по характеру взаимодействия с погружаемой горной
массой
статические, не имеющие
специального привода
активные, имеющие
специальный привод и
конструктивные элементы
для дробления негабаритных
кусков породы и
перемещения разрушенной
горной массы
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с вертикально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с горизонтально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
шнековые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
барабанные
с вертикальной осью вращения
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
лемехо-отвальные
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
ковшовые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
загребающие
лапы
загребающие
звезды
Скребковые органы погрузки
Ранее широко использовались на
широкозахватных очистных комбайнах и первых
серийных отечественных стреловых
проходческих комбайнах
Широкозахватный очистной комбайн
«Донбасс»
Стреловой проходческий комбайн
ПК3М
Скребковые органы погрузки
В настоящее время скребковые органы погрузки
применяются на проходческих комбайнах
Машина поддирочно-погрузочная
МПР
Стреловой проходческий комбайн
КПЛ
Скребковые органы погрузки
Недостатки:
- значительное переизмельчение угля и
пылеобразование;
- низкий механический КПД и интенсивный износ
элементов направляющих ручьев бара и самой
цепи;
- значительные габаритные размеры и масса;
ограниченные возможности по погрузке
крупнокусковой крепкой породы
Шнековые органы погрузки
Совмещают в себе одновременно функцию
разрушения пласта и погрузки разрушенной
массы на забойный конвейер
Узкозахватный очистной комбайн
К-500
Проходческо-очистной комбайн
Урал-10А
Шнековые органы погрузки
Достоинства:
достаточно простая конструкция;
относительно высокий механический КПД;
повышенная прочность и долговечность
Шнековые органы погрузки
Производительность (м3/с) шнекового органа
разрушения по погрузке:
'
n 2
ш
2
D ш d ш S
Qш
N з и
4
cos ш
n - частота вращения шнека, с-1;
наружный диаметр шнека, м;
d ш - диаметр ступицы шнека, м;
'
S - шаг спирали шнека, м;
ш - толщина лопасти шнека, м;
ш - угол подъема лопасти шнека;
N з - число заходов шнека;
и - коэффициент использования сечения шнека на
выходе.
Dш -
Шнековые органы погрузки
Частота вращения шнекового органа разрушения по
условию отсутствия заштыбовки должна быть
больше критической его частоты вращения, с-1:
n кр
4 В з V пр Н р k 1 Н 0
2
Dш
2
dш
'
ш
S
N з
cos ш
и
В з - ширина захвата органа разрушения, м;
V пр
Нр
k1
- расчетная скорость подачи комбайна, м/с;
- расчетная мощность пласта, м;
- коэффициент, учитывающий часть угля,
подлежащего погрузке
Шнековые органы погрузки
Производительность шнека по погрузке
увеличивается в 1,5 - 2,0 раза с применением
зачистных щитков, которые удерживают отбитый
уголь в зоне шнека.
Шнековые органы погрузки
Сила сопротивления погрузке породы для
шнекового органа разрушения, Н
при работе без подпорного щитка Fпогр 100 h об
при работе с подпорным щитком Fпогр 350 hоб
подача за один оборот шнека
h об
100 V пр
n
Шнековые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку шнеком,
определяется из выражения, кВт
Pпогр
F погр D и n
60 1000
Лемехо-отвальные органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
повышенная прочность и долговечность;
не измельчают отбитый уголь;
не поднимают пыли
Недостатки:
значительные тяговые усилия для
перемещения вдоль забоя
Лемехо-отвальные органы погрузки
В настоящее время лемехо-отвальные
погрузочные органы применяются только в
стругах.
Это позволяет совмещать в одной конструкции
функции отделения угля от массива и его
погрузки на забойный конвейер
Лемехо-отвальные органы погрузки
Производительность (т/с) лемехо-отвального органа
по погрузке:
Q гр H р h V с
H р - расчетная мощность пласта, м;
h - толщина снимаемой стругом стружки, м;
V с - скорость перемещения струга вдоль лавы, м/с;
- плотность угля, т/м3.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Результирующая сила погрузки угля стругом, Н
Fп F1 F2 F3 F4 F5
F1 - сила внедрения погрузочной поверхности струга в
F2
F3
F4
F5
штабель угля, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга до уровня высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга выше высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля на конвейер, Н;
- сила сопротивления внутреннему трению в
штабеле угля перед стругом, Н.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку лемехом
струга, кВт
Pпогр
Vп
Fп V п
60 1000
- скорость перемещения струга, м/мин;
Ковшовые органы погрузки
Применяются на буровых проходческих комбайнах с
роторными или планетарными органами
разрушения
Проходческий комплекс Союз – 19
Комбайн проходческий ПК-8МА
Ковшовые органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
высокая надежность и долговечность,
повышенный механический КПД,
отсутствие своего отдельного привода
Недостатки:
существенное снижение производительности
при погрузке влажной горной массы (склонной к
налипанию);
частота вращения ковшей ограничена
возможностью их разгрузки в верхнем
положении
Ковшовые органы погрузки
Производительность (м3/с) ковшового органа по
погрузке:
Q гр V к i n
V к - емкость ковша, м3;
i - число ковшей;
n - частота вращения ковшей, мин-1;
=0,1-0,15 - коэффициент заполнения ковшей
Ковшовые органы погрузки
Критическая частота вращения ротора с учетом сил
трения породы о стенки ковша, мин-1
n кр
30
g 1 f
R
g - ускорение свободного падения, м/с2;
R - радиус луча, на котором крепится ковш, м;
f = 0,3-0,4 - коэффициент трения породы о стенки ковша
Ковшовые органы погрузки
Окружное усилие на ковше при зачерпывании
горной массы из штабеля, Н
P
k V к
k -удельное сопротивление породы зачерпыванию
(0,1...0,2 МПа);
- длина пути зачерпывания, м;
V к - ёмкость ковша, м3
Ковшовые органы погрузки
Мощность, расходуемая на зачерпывание горной
массы, кВт
Nз
P in
60000
Ковшовые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на подъем горной массы
породы на высоту разгрузки
(диаметр проходимой выработки), кВт
Np
Vк i n g D
60000
- насыпная плотность породы в ковше, т/м3;
g
- ускорение свободного падения, м/с2;
D - диаметр проходимой выработки, м
Ковшовые органы погрузки
Суммарная мощность привода ковшового грузчика,
кВт
N кг N з N п
V к i n k g D
60000
Погрузочные нагребающие лапы
Применяются на стреловых проходческих
комбайнах и буропогрузочных и погрузочных
машинах
Машина буропогрузочная БПР
Погрузочные нагребающие лапы
Достоинства:
обеспечивают хорошую погрузку крупнокусковой
скальной горной породы;
обеспечивают достаточно высокую
производительность;
имеют относительно простую конструкцию;
имеют удовлетворительную надежность
Погрузочные нагребающие лапы
Технологический цикл погрузки нагребающими
лапами состоит из следующих операций:
- внедрение лапы в штабель породы;
- зачерпывание породы;
- перемещение породы по наклонной плите грузчика
до передаточного конвейера;
- холостое движение лапы
Погрузочные нагребающие лапы
Производительность (м3/с) нагребающей лапы по
погрузке:
Qл Vл z n
V л - объем горной массы, транспортируемый лапой за
один ход качания, м3;
z - число нагребающих лап;
n - частота качания лап, с-1
Погрузочные нагребающие лапы
Объем породы, м3, транспортируемый лапой за
один ход качания
V л 0 ,5 B з d т hгр
B з - ширина передней кромки плиты стола грузчика, м;
d m - расстояние между траекториями движения лап,
hг р
которое ориентировочно равно диаметру ведущих
дисков, м;
- средняя высота слоя нагребаемой породы, которая
принимается равной (1,0...2,0) высоты нагребающей
лапы, м;
Погрузочные нагребающие лапы
Работа (Дж), совершаемая лапой за одно качание,
определяется суммированием работ на отрыв породы от штабеля,
перемещения её по плите стола грузчика и подъёма на высоту разгрузки
на передаточный конвейер
Aл W р k ш G hп f п
W - сопротивление отрыву породы от штабеля, Н;
р - путь, проходимый лапой при отделении породы от
штабеля, м;
k ш = 2 - коэффициент заштыбовки;
G - вес породы, перемещаемый лапой, Н;
h п - высота погрузки на передаточный конвейер, м;
f - коэффициент трения породы по плите грузчика;
- путь, проходимый породой по плите грузчика, м.
п
Погрузочные нагребающие лапы
Сопротивление отрыву породы от штабеля, Н
W в kв
- длина внедряющейся в штабель кромки
лапы,
м;
в
k-вудельное сопротивление внедрения лапы, Н/м.
Погрузочные нагребающие лапы
Вес породы, перемещаемый лапой, Н:
G Vл g
g
- насыпная плотность породы, т/м3;
- ускорение свободного падения, м/с2.
Погрузочные нагребающие лапы
Мощность привода лапы, кВт
Nл
Aл n
- КПД привода лапы
Slide 38
Доцент Кухарь В.Ю.
кафедра горных машин и
инжиниринга, ГВУЗ "НГУ"
Курс
Технология и оборудование
горного производства
Лекция 10
ОРГАНЫ ПОГРУЗКИ ГОРНЫХ КОМБАЙНОВ
Механизированная погрузка отбитой горной
массы производится при выемке пологих и
наклонных (до 35) пластов и проходке
горизонтальных и наклонных выработок.
При выемке крутых пластов и проходке
восстающих выработок транспортирование
отбитой горной массы от органа разрушения
производится самотеком под действием сил
гравитации.
Механическая погрузка отбитой горной массы
представляет собой две технологические
операции:
- зачерпывание разрушенной горной массы
- транспортирование ее к месту погрузки
(на лавовый или штрековый конвейер,
вагонетки или другие транспортные средства).
У современных очистных комбайнов
операции зачерпывания и транспортировки
совмещены и реализованы в конструкции
самого органа разрушения.
Такое совмещение функций в одном органе
упрощает конструкцию, уменьшает габариты
очистного комбайна и обеспечивает его работу
при минимальном обнажении кровли.
У проходческих комбайнов совмещение
операций зачерпывания и транспортировки
практически невозможно.
Зачерпывающая часть у этих комбайнов
осуществляет захват отбитой породы из
штабеля и производит погрузку ее на
передаточный конвейер (скребковый или
ленточный), который располагается вдоль
продольной оси комбайна, является второй
частью погрузочного органа и транспортирует
породу до перегружателя, штрекового
конвейера или вагонетки.
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- обеспечивать максимальную производительность
комбайна в конкретных условиях эксплуатации, то
есть должно обеспечиваться условие
Q гр Q к
Q гр Q к
Q гр (2...3)Q
когда поток поступающей на погрузку
отбитой породы постоянен
(буровые проходческие комбайны)
к
когда возможно внезапное
увеличение объема погружаемой
породы
(стреловые проходческие комбайны)
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- производить погрузку отбитой горной массы без
большого просыпания по всему фронту работы
органа разрушения с эффективной зачисткой почвы;
- не переизмельчать транспортируемую породу;
- обеспечивать дополнительное разрушение
нетранспортабельных кусков;
- иметь минимальную энергоемкость процесса
погрузки;
Требования, предъявляемые к органам погрузки
-не вызывать повышенного пылеобразования;
- обеспечивать возможность самозарубки очистного
комбайна в пласт;
- быть простым по устройству, легким и удобным в
монтаже и демонтаже;
- иметь минимальные габаритные размеры и массу
при высокой эксплуатационной надежности
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по характеру взаимодействия с погружаемой горной
массой
статические, не имеющие
специального привода
активные, имеющие
специальный привод и
конструктивные элементы
для дробления негабаритных
кусков породы и
перемещения разрушенной
горной массы
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с вертикально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с горизонтально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
шнековые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
барабанные
с вертикальной осью вращения
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
лемехо-отвальные
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
ковшовые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
загребающие
лапы
загребающие
звезды
Скребковые органы погрузки
Ранее широко использовались на
широкозахватных очистных комбайнах и первых
серийных отечественных стреловых
проходческих комбайнах
Широкозахватный очистной комбайн
«Донбасс»
Стреловой проходческий комбайн
ПК3М
Скребковые органы погрузки
В настоящее время скребковые органы погрузки
применяются на проходческих комбайнах
Машина поддирочно-погрузочная
МПР
Стреловой проходческий комбайн
КПЛ
Скребковые органы погрузки
Недостатки:
- значительное переизмельчение угля и
пылеобразование;
- низкий механический КПД и интенсивный износ
элементов направляющих ручьев бара и самой
цепи;
- значительные габаритные размеры и масса;
ограниченные возможности по погрузке
крупнокусковой крепкой породы
Шнековые органы погрузки
Совмещают в себе одновременно функцию
разрушения пласта и погрузки разрушенной
массы на забойный конвейер
Узкозахватный очистной комбайн
К-500
Проходческо-очистной комбайн
Урал-10А
Шнековые органы погрузки
Достоинства:
достаточно простая конструкция;
относительно высокий механический КПД;
повышенная прочность и долговечность
Шнековые органы погрузки
Производительность (м3/с) шнекового органа
разрушения по погрузке:
'
n 2
ш
2
D ш d ш S
Qш
N з и
4
cos ш
n - частота вращения шнека, с-1;
наружный диаметр шнека, м;
d ш - диаметр ступицы шнека, м;
'
S - шаг спирали шнека, м;
ш - толщина лопасти шнека, м;
ш - угол подъема лопасти шнека;
N з - число заходов шнека;
и - коэффициент использования сечения шнека на
выходе.
Dш -
Шнековые органы погрузки
Частота вращения шнекового органа разрушения по
условию отсутствия заштыбовки должна быть
больше критической его частоты вращения, с-1:
n кр
4 В з V пр Н р k 1 Н 0
2
Dш
2
dш
'
ш
S
N з
cos ш
и
В з - ширина захвата органа разрушения, м;
V пр
Нр
k1
- расчетная скорость подачи комбайна, м/с;
- расчетная мощность пласта, м;
- коэффициент, учитывающий часть угля,
подлежащего погрузке
Шнековые органы погрузки
Производительность шнека по погрузке
увеличивается в 1,5 - 2,0 раза с применением
зачистных щитков, которые удерживают отбитый
уголь в зоне шнека.
Шнековые органы погрузки
Сила сопротивления погрузке породы для
шнекового органа разрушения, Н
при работе без подпорного щитка Fпогр 100 h об
при работе с подпорным щитком Fпогр 350 hоб
подача за один оборот шнека
h об
100 V пр
n
Шнековые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку шнеком,
определяется из выражения, кВт
Pпогр
F погр D и n
60 1000
Лемехо-отвальные органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
повышенная прочность и долговечность;
не измельчают отбитый уголь;
не поднимают пыли
Недостатки:
значительные тяговые усилия для
перемещения вдоль забоя
Лемехо-отвальные органы погрузки
В настоящее время лемехо-отвальные
погрузочные органы применяются только в
стругах.
Это позволяет совмещать в одной конструкции
функции отделения угля от массива и его
погрузки на забойный конвейер
Лемехо-отвальные органы погрузки
Производительность (т/с) лемехо-отвального органа
по погрузке:
Q гр H р h V с
H р - расчетная мощность пласта, м;
h - толщина снимаемой стругом стружки, м;
V с - скорость перемещения струга вдоль лавы, м/с;
- плотность угля, т/м3.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Результирующая сила погрузки угля стругом, Н
Fп F1 F2 F3 F4 F5
F1 - сила внедрения погрузочной поверхности струга в
F2
F3
F4
F5
штабель угля, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга до уровня высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга выше высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля на конвейер, Н;
- сила сопротивления внутреннему трению в
штабеле угля перед стругом, Н.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку лемехом
струга, кВт
Pпогр
Vп
Fп V п
60 1000
- скорость перемещения струга, м/мин;
Ковшовые органы погрузки
Применяются на буровых проходческих комбайнах с
роторными или планетарными органами
разрушения
Проходческий комплекс Союз – 19
Комбайн проходческий ПК-8МА
Ковшовые органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
высокая надежность и долговечность,
повышенный механический КПД,
отсутствие своего отдельного привода
Недостатки:
существенное снижение производительности
при погрузке влажной горной массы (склонной к
налипанию);
частота вращения ковшей ограничена
возможностью их разгрузки в верхнем
положении
Ковшовые органы погрузки
Производительность (м3/с) ковшового органа по
погрузке:
Q гр V к i n
V к - емкость ковша, м3;
i - число ковшей;
n - частота вращения ковшей, мин-1;
=0,1-0,15 - коэффициент заполнения ковшей
Ковшовые органы погрузки
Критическая частота вращения ротора с учетом сил
трения породы о стенки ковша, мин-1
n кр
30
g 1 f
R
g - ускорение свободного падения, м/с2;
R - радиус луча, на котором крепится ковш, м;
f = 0,3-0,4 - коэффициент трения породы о стенки ковша
Ковшовые органы погрузки
Окружное усилие на ковше при зачерпывании
горной массы из штабеля, Н
P
k V к
k -удельное сопротивление породы зачерпыванию
(0,1...0,2 МПа);
- длина пути зачерпывания, м;
V к - ёмкость ковша, м3
Ковшовые органы погрузки
Мощность, расходуемая на зачерпывание горной
массы, кВт
Nз
P in
60000
Ковшовые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на подъем горной массы
породы на высоту разгрузки
(диаметр проходимой выработки), кВт
Np
Vк i n g D
60000
- насыпная плотность породы в ковше, т/м3;
g
- ускорение свободного падения, м/с2;
D - диаметр проходимой выработки, м
Ковшовые органы погрузки
Суммарная мощность привода ковшового грузчика,
кВт
N кг N з N п
V к i n k g D
60000
Погрузочные нагребающие лапы
Применяются на стреловых проходческих
комбайнах и буропогрузочных и погрузочных
машинах
Машина буропогрузочная БПР
Погрузочные нагребающие лапы
Достоинства:
обеспечивают хорошую погрузку крупнокусковой
скальной горной породы;
обеспечивают достаточно высокую
производительность;
имеют относительно простую конструкцию;
имеют удовлетворительную надежность
Погрузочные нагребающие лапы
Технологический цикл погрузки нагребающими
лапами состоит из следующих операций:
- внедрение лапы в штабель породы;
- зачерпывание породы;
- перемещение породы по наклонной плите грузчика
до передаточного конвейера;
- холостое движение лапы
Погрузочные нагребающие лапы
Производительность (м3/с) нагребающей лапы по
погрузке:
Qл Vл z n
V л - объем горной массы, транспортируемый лапой за
один ход качания, м3;
z - число нагребающих лап;
n - частота качания лап, с-1
Погрузочные нагребающие лапы
Объем породы, м3, транспортируемый лапой за
один ход качания
V л 0 ,5 B з d т hгр
B з - ширина передней кромки плиты стола грузчика, м;
d m - расстояние между траекториями движения лап,
hг р
которое ориентировочно равно диаметру ведущих
дисков, м;
- средняя высота слоя нагребаемой породы, которая
принимается равной (1,0...2,0) высоты нагребающей
лапы, м;
Погрузочные нагребающие лапы
Работа (Дж), совершаемая лапой за одно качание,
определяется суммированием работ на отрыв породы от штабеля,
перемещения её по плите стола грузчика и подъёма на высоту разгрузки
на передаточный конвейер
Aл W р k ш G hп f п
W - сопротивление отрыву породы от штабеля, Н;
р - путь, проходимый лапой при отделении породы от
штабеля, м;
k ш = 2 - коэффициент заштыбовки;
G - вес породы, перемещаемый лапой, Н;
h п - высота погрузки на передаточный конвейер, м;
f - коэффициент трения породы по плите грузчика;
- путь, проходимый породой по плите грузчика, м.
п
Погрузочные нагребающие лапы
Сопротивление отрыву породы от штабеля, Н
W в kв
- длина внедряющейся в штабель кромки
лапы,
м;
в
k-вудельное сопротивление внедрения лапы, Н/м.
Погрузочные нагребающие лапы
Вес породы, перемещаемый лапой, Н:
G Vл g
g
- насыпная плотность породы, т/м3;
- ускорение свободного падения, м/с2.
Погрузочные нагребающие лапы
Мощность привода лапы, кВт
Nл
Aл n
- КПД привода лапы
Slide 39
Доцент Кухарь В.Ю.
кафедра горных машин и
инжиниринга, ГВУЗ "НГУ"
Курс
Технология и оборудование
горного производства
Лекция 10
ОРГАНЫ ПОГРУЗКИ ГОРНЫХ КОМБАЙНОВ
Механизированная погрузка отбитой горной
массы производится при выемке пологих и
наклонных (до 35) пластов и проходке
горизонтальных и наклонных выработок.
При выемке крутых пластов и проходке
восстающих выработок транспортирование
отбитой горной массы от органа разрушения
производится самотеком под действием сил
гравитации.
Механическая погрузка отбитой горной массы
представляет собой две технологические
операции:
- зачерпывание разрушенной горной массы
- транспортирование ее к месту погрузки
(на лавовый или штрековый конвейер,
вагонетки или другие транспортные средства).
У современных очистных комбайнов
операции зачерпывания и транспортировки
совмещены и реализованы в конструкции
самого органа разрушения.
Такое совмещение функций в одном органе
упрощает конструкцию, уменьшает габариты
очистного комбайна и обеспечивает его работу
при минимальном обнажении кровли.
У проходческих комбайнов совмещение
операций зачерпывания и транспортировки
практически невозможно.
Зачерпывающая часть у этих комбайнов
осуществляет захват отбитой породы из
штабеля и производит погрузку ее на
передаточный конвейер (скребковый или
ленточный), который располагается вдоль
продольной оси комбайна, является второй
частью погрузочного органа и транспортирует
породу до перегружателя, штрекового
конвейера или вагонетки.
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- обеспечивать максимальную производительность
комбайна в конкретных условиях эксплуатации, то
есть должно обеспечиваться условие
Q гр Q к
Q гр Q к
Q гр (2...3)Q
когда поток поступающей на погрузку
отбитой породы постоянен
(буровые проходческие комбайны)
к
когда возможно внезапное
увеличение объема погружаемой
породы
(стреловые проходческие комбайны)
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- производить погрузку отбитой горной массы без
большого просыпания по всему фронту работы
органа разрушения с эффективной зачисткой почвы;
- не переизмельчать транспортируемую породу;
- обеспечивать дополнительное разрушение
нетранспортабельных кусков;
- иметь минимальную энергоемкость процесса
погрузки;
Требования, предъявляемые к органам погрузки
-не вызывать повышенного пылеобразования;
- обеспечивать возможность самозарубки очистного
комбайна в пласт;
- быть простым по устройству, легким и удобным в
монтаже и демонтаже;
- иметь минимальные габаритные размеры и массу
при высокой эксплуатационной надежности
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по характеру взаимодействия с погружаемой горной
массой
статические, не имеющие
специального привода
активные, имеющие
специальный привод и
конструктивные элементы
для дробления негабаритных
кусков породы и
перемещения разрушенной
горной массы
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с вертикально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с горизонтально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
шнековые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
барабанные
с вертикальной осью вращения
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
лемехо-отвальные
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
ковшовые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
загребающие
лапы
загребающие
звезды
Скребковые органы погрузки
Ранее широко использовались на
широкозахватных очистных комбайнах и первых
серийных отечественных стреловых
проходческих комбайнах
Широкозахватный очистной комбайн
«Донбасс»
Стреловой проходческий комбайн
ПК3М
Скребковые органы погрузки
В настоящее время скребковые органы погрузки
применяются на проходческих комбайнах
Машина поддирочно-погрузочная
МПР
Стреловой проходческий комбайн
КПЛ
Скребковые органы погрузки
Недостатки:
- значительное переизмельчение угля и
пылеобразование;
- низкий механический КПД и интенсивный износ
элементов направляющих ручьев бара и самой
цепи;
- значительные габаритные размеры и масса;
ограниченные возможности по погрузке
крупнокусковой крепкой породы
Шнековые органы погрузки
Совмещают в себе одновременно функцию
разрушения пласта и погрузки разрушенной
массы на забойный конвейер
Узкозахватный очистной комбайн
К-500
Проходческо-очистной комбайн
Урал-10А
Шнековые органы погрузки
Достоинства:
достаточно простая конструкция;
относительно высокий механический КПД;
повышенная прочность и долговечность
Шнековые органы погрузки
Производительность (м3/с) шнекового органа
разрушения по погрузке:
'
n 2
ш
2
D ш d ш S
Qш
N з и
4
cos ш
n - частота вращения шнека, с-1;
наружный диаметр шнека, м;
d ш - диаметр ступицы шнека, м;
'
S - шаг спирали шнека, м;
ш - толщина лопасти шнека, м;
ш - угол подъема лопасти шнека;
N з - число заходов шнека;
и - коэффициент использования сечения шнека на
выходе.
Dш -
Шнековые органы погрузки
Частота вращения шнекового органа разрушения по
условию отсутствия заштыбовки должна быть
больше критической его частоты вращения, с-1:
n кр
4 В з V пр Н р k 1 Н 0
2
Dш
2
dш
'
ш
S
N з
cos ш
и
В з - ширина захвата органа разрушения, м;
V пр
Нр
k1
- расчетная скорость подачи комбайна, м/с;
- расчетная мощность пласта, м;
- коэффициент, учитывающий часть угля,
подлежащего погрузке
Шнековые органы погрузки
Производительность шнека по погрузке
увеличивается в 1,5 - 2,0 раза с применением
зачистных щитков, которые удерживают отбитый
уголь в зоне шнека.
Шнековые органы погрузки
Сила сопротивления погрузке породы для
шнекового органа разрушения, Н
при работе без подпорного щитка Fпогр 100 h об
при работе с подпорным щитком Fпогр 350 hоб
подача за один оборот шнека
h об
100 V пр
n
Шнековые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку шнеком,
определяется из выражения, кВт
Pпогр
F погр D и n
60 1000
Лемехо-отвальные органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
повышенная прочность и долговечность;
не измельчают отбитый уголь;
не поднимают пыли
Недостатки:
значительные тяговые усилия для
перемещения вдоль забоя
Лемехо-отвальные органы погрузки
В настоящее время лемехо-отвальные
погрузочные органы применяются только в
стругах.
Это позволяет совмещать в одной конструкции
функции отделения угля от массива и его
погрузки на забойный конвейер
Лемехо-отвальные органы погрузки
Производительность (т/с) лемехо-отвального органа
по погрузке:
Q гр H р h V с
H р - расчетная мощность пласта, м;
h - толщина снимаемой стругом стружки, м;
V с - скорость перемещения струга вдоль лавы, м/с;
- плотность угля, т/м3.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Результирующая сила погрузки угля стругом, Н
Fп F1 F2 F3 F4 F5
F1 - сила внедрения погрузочной поверхности струга в
F2
F3
F4
F5
штабель угля, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга до уровня высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга выше высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля на конвейер, Н;
- сила сопротивления внутреннему трению в
штабеле угля перед стругом, Н.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку лемехом
струга, кВт
Pпогр
Vп
Fп V п
60 1000
- скорость перемещения струга, м/мин;
Ковшовые органы погрузки
Применяются на буровых проходческих комбайнах с
роторными или планетарными органами
разрушения
Проходческий комплекс Союз – 19
Комбайн проходческий ПК-8МА
Ковшовые органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
высокая надежность и долговечность,
повышенный механический КПД,
отсутствие своего отдельного привода
Недостатки:
существенное снижение производительности
при погрузке влажной горной массы (склонной к
налипанию);
частота вращения ковшей ограничена
возможностью их разгрузки в верхнем
положении
Ковшовые органы погрузки
Производительность (м3/с) ковшового органа по
погрузке:
Q гр V к i n
V к - емкость ковша, м3;
i - число ковшей;
n - частота вращения ковшей, мин-1;
=0,1-0,15 - коэффициент заполнения ковшей
Ковшовые органы погрузки
Критическая частота вращения ротора с учетом сил
трения породы о стенки ковша, мин-1
n кр
30
g 1 f
R
g - ускорение свободного падения, м/с2;
R - радиус луча, на котором крепится ковш, м;
f = 0,3-0,4 - коэффициент трения породы о стенки ковша
Ковшовые органы погрузки
Окружное усилие на ковше при зачерпывании
горной массы из штабеля, Н
P
k V к
k -удельное сопротивление породы зачерпыванию
(0,1...0,2 МПа);
- длина пути зачерпывания, м;
V к - ёмкость ковша, м3
Ковшовые органы погрузки
Мощность, расходуемая на зачерпывание горной
массы, кВт
Nз
P in
60000
Ковшовые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на подъем горной массы
породы на высоту разгрузки
(диаметр проходимой выработки), кВт
Np
Vк i n g D
60000
- насыпная плотность породы в ковше, т/м3;
g
- ускорение свободного падения, м/с2;
D - диаметр проходимой выработки, м
Ковшовые органы погрузки
Суммарная мощность привода ковшового грузчика,
кВт
N кг N з N п
V к i n k g D
60000
Погрузочные нагребающие лапы
Применяются на стреловых проходческих
комбайнах и буропогрузочных и погрузочных
машинах
Машина буропогрузочная БПР
Погрузочные нагребающие лапы
Достоинства:
обеспечивают хорошую погрузку крупнокусковой
скальной горной породы;
обеспечивают достаточно высокую
производительность;
имеют относительно простую конструкцию;
имеют удовлетворительную надежность
Погрузочные нагребающие лапы
Технологический цикл погрузки нагребающими
лапами состоит из следующих операций:
- внедрение лапы в штабель породы;
- зачерпывание породы;
- перемещение породы по наклонной плите грузчика
до передаточного конвейера;
- холостое движение лапы
Погрузочные нагребающие лапы
Производительность (м3/с) нагребающей лапы по
погрузке:
Qл Vл z n
V л - объем горной массы, транспортируемый лапой за
один ход качания, м3;
z - число нагребающих лап;
n - частота качания лап, с-1
Погрузочные нагребающие лапы
Объем породы, м3, транспортируемый лапой за
один ход качания
V л 0 ,5 B з d т hгр
B з - ширина передней кромки плиты стола грузчика, м;
d m - расстояние между траекториями движения лап,
hг р
которое ориентировочно равно диаметру ведущих
дисков, м;
- средняя высота слоя нагребаемой породы, которая
принимается равной (1,0...2,0) высоты нагребающей
лапы, м;
Погрузочные нагребающие лапы
Работа (Дж), совершаемая лапой за одно качание,
определяется суммированием работ на отрыв породы от штабеля,
перемещения её по плите стола грузчика и подъёма на высоту разгрузки
на передаточный конвейер
Aл W р k ш G hп f п
W - сопротивление отрыву породы от штабеля, Н;
р - путь, проходимый лапой при отделении породы от
штабеля, м;
k ш = 2 - коэффициент заштыбовки;
G - вес породы, перемещаемый лапой, Н;
h п - высота погрузки на передаточный конвейер, м;
f - коэффициент трения породы по плите грузчика;
- путь, проходимый породой по плите грузчика, м.
п
Погрузочные нагребающие лапы
Сопротивление отрыву породы от штабеля, Н
W в kв
- длина внедряющейся в штабель кромки
лапы,
м;
в
k-вудельное сопротивление внедрения лапы, Н/м.
Погрузочные нагребающие лапы
Вес породы, перемещаемый лапой, Н:
G Vл g
g
- насыпная плотность породы, т/м3;
- ускорение свободного падения, м/с2.
Погрузочные нагребающие лапы
Мощность привода лапы, кВт
Nл
Aл n
- КПД привода лапы
Slide 40
Доцент Кухарь В.Ю.
кафедра горных машин и
инжиниринга, ГВУЗ "НГУ"
Курс
Технология и оборудование
горного производства
Лекция 10
ОРГАНЫ ПОГРУЗКИ ГОРНЫХ КОМБАЙНОВ
Механизированная погрузка отбитой горной
массы производится при выемке пологих и
наклонных (до 35) пластов и проходке
горизонтальных и наклонных выработок.
При выемке крутых пластов и проходке
восстающих выработок транспортирование
отбитой горной массы от органа разрушения
производится самотеком под действием сил
гравитации.
Механическая погрузка отбитой горной массы
представляет собой две технологические
операции:
- зачерпывание разрушенной горной массы
- транспортирование ее к месту погрузки
(на лавовый или штрековый конвейер,
вагонетки или другие транспортные средства).
У современных очистных комбайнов
операции зачерпывания и транспортировки
совмещены и реализованы в конструкции
самого органа разрушения.
Такое совмещение функций в одном органе
упрощает конструкцию, уменьшает габариты
очистного комбайна и обеспечивает его работу
при минимальном обнажении кровли.
У проходческих комбайнов совмещение
операций зачерпывания и транспортировки
практически невозможно.
Зачерпывающая часть у этих комбайнов
осуществляет захват отбитой породы из
штабеля и производит погрузку ее на
передаточный конвейер (скребковый или
ленточный), который располагается вдоль
продольной оси комбайна, является второй
частью погрузочного органа и транспортирует
породу до перегружателя, штрекового
конвейера или вагонетки.
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- обеспечивать максимальную производительность
комбайна в конкретных условиях эксплуатации, то
есть должно обеспечиваться условие
Q гр Q к
Q гр Q к
Q гр (2...3)Q
когда поток поступающей на погрузку
отбитой породы постоянен
(буровые проходческие комбайны)
к
когда возможно внезапное
увеличение объема погружаемой
породы
(стреловые проходческие комбайны)
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- производить погрузку отбитой горной массы без
большого просыпания по всему фронту работы
органа разрушения с эффективной зачисткой почвы;
- не переизмельчать транспортируемую породу;
- обеспечивать дополнительное разрушение
нетранспортабельных кусков;
- иметь минимальную энергоемкость процесса
погрузки;
Требования, предъявляемые к органам погрузки
-не вызывать повышенного пылеобразования;
- обеспечивать возможность самозарубки очистного
комбайна в пласт;
- быть простым по устройству, легким и удобным в
монтаже и демонтаже;
- иметь минимальные габаритные размеры и массу
при высокой эксплуатационной надежности
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по характеру взаимодействия с погружаемой горной
массой
статические, не имеющие
специального привода
активные, имеющие
специальный привод и
конструктивные элементы
для дробления негабаритных
кусков породы и
перемещения разрушенной
горной массы
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с вертикально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с горизонтально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
шнековые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
барабанные
с вертикальной осью вращения
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
лемехо-отвальные
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
ковшовые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
загребающие
лапы
загребающие
звезды
Скребковые органы погрузки
Ранее широко использовались на
широкозахватных очистных комбайнах и первых
серийных отечественных стреловых
проходческих комбайнах
Широкозахватный очистной комбайн
«Донбасс»
Стреловой проходческий комбайн
ПК3М
Скребковые органы погрузки
В настоящее время скребковые органы погрузки
применяются на проходческих комбайнах
Машина поддирочно-погрузочная
МПР
Стреловой проходческий комбайн
КПЛ
Скребковые органы погрузки
Недостатки:
- значительное переизмельчение угля и
пылеобразование;
- низкий механический КПД и интенсивный износ
элементов направляющих ручьев бара и самой
цепи;
- значительные габаритные размеры и масса;
ограниченные возможности по погрузке
крупнокусковой крепкой породы
Шнековые органы погрузки
Совмещают в себе одновременно функцию
разрушения пласта и погрузки разрушенной
массы на забойный конвейер
Узкозахватный очистной комбайн
К-500
Проходческо-очистной комбайн
Урал-10А
Шнековые органы погрузки
Достоинства:
достаточно простая конструкция;
относительно высокий механический КПД;
повышенная прочность и долговечность
Шнековые органы погрузки
Производительность (м3/с) шнекового органа
разрушения по погрузке:
'
n 2
ш
2
D ш d ш S
Qш
N з и
4
cos ш
n - частота вращения шнека, с-1;
наружный диаметр шнека, м;
d ш - диаметр ступицы шнека, м;
'
S - шаг спирали шнека, м;
ш - толщина лопасти шнека, м;
ш - угол подъема лопасти шнека;
N з - число заходов шнека;
и - коэффициент использования сечения шнека на
выходе.
Dш -
Шнековые органы погрузки
Частота вращения шнекового органа разрушения по
условию отсутствия заштыбовки должна быть
больше критической его частоты вращения, с-1:
n кр
4 В з V пр Н р k 1 Н 0
2
Dш
2
dш
'
ш
S
N з
cos ш
и
В з - ширина захвата органа разрушения, м;
V пр
Нр
k1
- расчетная скорость подачи комбайна, м/с;
- расчетная мощность пласта, м;
- коэффициент, учитывающий часть угля,
подлежащего погрузке
Шнековые органы погрузки
Производительность шнека по погрузке
увеличивается в 1,5 - 2,0 раза с применением
зачистных щитков, которые удерживают отбитый
уголь в зоне шнека.
Шнековые органы погрузки
Сила сопротивления погрузке породы для
шнекового органа разрушения, Н
при работе без подпорного щитка Fпогр 100 h об
при работе с подпорным щитком Fпогр 350 hоб
подача за один оборот шнека
h об
100 V пр
n
Шнековые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку шнеком,
определяется из выражения, кВт
Pпогр
F погр D и n
60 1000
Лемехо-отвальные органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
повышенная прочность и долговечность;
не измельчают отбитый уголь;
не поднимают пыли
Недостатки:
значительные тяговые усилия для
перемещения вдоль забоя
Лемехо-отвальные органы погрузки
В настоящее время лемехо-отвальные
погрузочные органы применяются только в
стругах.
Это позволяет совмещать в одной конструкции
функции отделения угля от массива и его
погрузки на забойный конвейер
Лемехо-отвальные органы погрузки
Производительность (т/с) лемехо-отвального органа
по погрузке:
Q гр H р h V с
H р - расчетная мощность пласта, м;
h - толщина снимаемой стругом стружки, м;
V с - скорость перемещения струга вдоль лавы, м/с;
- плотность угля, т/м3.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Результирующая сила погрузки угля стругом, Н
Fп F1 F2 F3 F4 F5
F1 - сила внедрения погрузочной поверхности струга в
F2
F3
F4
F5
штабель угля, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга до уровня высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга выше высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля на конвейер, Н;
- сила сопротивления внутреннему трению в
штабеле угля перед стругом, Н.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку лемехом
струга, кВт
Pпогр
Vп
Fп V п
60 1000
- скорость перемещения струга, м/мин;
Ковшовые органы погрузки
Применяются на буровых проходческих комбайнах с
роторными или планетарными органами
разрушения
Проходческий комплекс Союз – 19
Комбайн проходческий ПК-8МА
Ковшовые органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
высокая надежность и долговечность,
повышенный механический КПД,
отсутствие своего отдельного привода
Недостатки:
существенное снижение производительности
при погрузке влажной горной массы (склонной к
налипанию);
частота вращения ковшей ограничена
возможностью их разгрузки в верхнем
положении
Ковшовые органы погрузки
Производительность (м3/с) ковшового органа по
погрузке:
Q гр V к i n
V к - емкость ковша, м3;
i - число ковшей;
n - частота вращения ковшей, мин-1;
=0,1-0,15 - коэффициент заполнения ковшей
Ковшовые органы погрузки
Критическая частота вращения ротора с учетом сил
трения породы о стенки ковша, мин-1
n кр
30
g 1 f
R
g - ускорение свободного падения, м/с2;
R - радиус луча, на котором крепится ковш, м;
f = 0,3-0,4 - коэффициент трения породы о стенки ковша
Ковшовые органы погрузки
Окружное усилие на ковше при зачерпывании
горной массы из штабеля, Н
P
k V к
k -удельное сопротивление породы зачерпыванию
(0,1...0,2 МПа);
- длина пути зачерпывания, м;
V к - ёмкость ковша, м3
Ковшовые органы погрузки
Мощность, расходуемая на зачерпывание горной
массы, кВт
Nз
P in
60000
Ковшовые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на подъем горной массы
породы на высоту разгрузки
(диаметр проходимой выработки), кВт
Np
Vк i n g D
60000
- насыпная плотность породы в ковше, т/м3;
g
- ускорение свободного падения, м/с2;
D - диаметр проходимой выработки, м
Ковшовые органы погрузки
Суммарная мощность привода ковшового грузчика,
кВт
N кг N з N п
V к i n k g D
60000
Погрузочные нагребающие лапы
Применяются на стреловых проходческих
комбайнах и буропогрузочных и погрузочных
машинах
Машина буропогрузочная БПР
Погрузочные нагребающие лапы
Достоинства:
обеспечивают хорошую погрузку крупнокусковой
скальной горной породы;
обеспечивают достаточно высокую
производительность;
имеют относительно простую конструкцию;
имеют удовлетворительную надежность
Погрузочные нагребающие лапы
Технологический цикл погрузки нагребающими
лапами состоит из следующих операций:
- внедрение лапы в штабель породы;
- зачерпывание породы;
- перемещение породы по наклонной плите грузчика
до передаточного конвейера;
- холостое движение лапы
Погрузочные нагребающие лапы
Производительность (м3/с) нагребающей лапы по
погрузке:
Qл Vл z n
V л - объем горной массы, транспортируемый лапой за
один ход качания, м3;
z - число нагребающих лап;
n - частота качания лап, с-1
Погрузочные нагребающие лапы
Объем породы, м3, транспортируемый лапой за
один ход качания
V л 0 ,5 B з d т hгр
B з - ширина передней кромки плиты стола грузчика, м;
d m - расстояние между траекториями движения лап,
hг р
которое ориентировочно равно диаметру ведущих
дисков, м;
- средняя высота слоя нагребаемой породы, которая
принимается равной (1,0...2,0) высоты нагребающей
лапы, м;
Погрузочные нагребающие лапы
Работа (Дж), совершаемая лапой за одно качание,
определяется суммированием работ на отрыв породы от штабеля,
перемещения её по плите стола грузчика и подъёма на высоту разгрузки
на передаточный конвейер
Aл W р k ш G hп f п
W - сопротивление отрыву породы от штабеля, Н;
р - путь, проходимый лапой при отделении породы от
штабеля, м;
k ш = 2 - коэффициент заштыбовки;
G - вес породы, перемещаемый лапой, Н;
h п - высота погрузки на передаточный конвейер, м;
f - коэффициент трения породы по плите грузчика;
- путь, проходимый породой по плите грузчика, м.
п
Погрузочные нагребающие лапы
Сопротивление отрыву породы от штабеля, Н
W в kв
- длина внедряющейся в штабель кромки
лапы,
м;
в
k-вудельное сопротивление внедрения лапы, Н/м.
Погрузочные нагребающие лапы
Вес породы, перемещаемый лапой, Н:
G Vл g
g
- насыпная плотность породы, т/м3;
- ускорение свободного падения, м/с2.
Погрузочные нагребающие лапы
Мощность привода лапы, кВт
Nл
Aл n
- КПД привода лапы
Slide 41
Доцент Кухарь В.Ю.
кафедра горных машин и
инжиниринга, ГВУЗ "НГУ"
Курс
Технология и оборудование
горного производства
Лекция 10
ОРГАНЫ ПОГРУЗКИ ГОРНЫХ КОМБАЙНОВ
Механизированная погрузка отбитой горной
массы производится при выемке пологих и
наклонных (до 35) пластов и проходке
горизонтальных и наклонных выработок.
При выемке крутых пластов и проходке
восстающих выработок транспортирование
отбитой горной массы от органа разрушения
производится самотеком под действием сил
гравитации.
Механическая погрузка отбитой горной массы
представляет собой две технологические
операции:
- зачерпывание разрушенной горной массы
- транспортирование ее к месту погрузки
(на лавовый или штрековый конвейер,
вагонетки или другие транспортные средства).
У современных очистных комбайнов
операции зачерпывания и транспортировки
совмещены и реализованы в конструкции
самого органа разрушения.
Такое совмещение функций в одном органе
упрощает конструкцию, уменьшает габариты
очистного комбайна и обеспечивает его работу
при минимальном обнажении кровли.
У проходческих комбайнов совмещение
операций зачерпывания и транспортировки
практически невозможно.
Зачерпывающая часть у этих комбайнов
осуществляет захват отбитой породы из
штабеля и производит погрузку ее на
передаточный конвейер (скребковый или
ленточный), который располагается вдоль
продольной оси комбайна, является второй
частью погрузочного органа и транспортирует
породу до перегружателя, штрекового
конвейера или вагонетки.
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- обеспечивать максимальную производительность
комбайна в конкретных условиях эксплуатации, то
есть должно обеспечиваться условие
Q гр Q к
Q гр Q к
Q гр (2...3)Q
когда поток поступающей на погрузку
отбитой породы постоянен
(буровые проходческие комбайны)
к
когда возможно внезапное
увеличение объема погружаемой
породы
(стреловые проходческие комбайны)
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- производить погрузку отбитой горной массы без
большого просыпания по всему фронту работы
органа разрушения с эффективной зачисткой почвы;
- не переизмельчать транспортируемую породу;
- обеспечивать дополнительное разрушение
нетранспортабельных кусков;
- иметь минимальную энергоемкость процесса
погрузки;
Требования, предъявляемые к органам погрузки
-не вызывать повышенного пылеобразования;
- обеспечивать возможность самозарубки очистного
комбайна в пласт;
- быть простым по устройству, легким и удобным в
монтаже и демонтаже;
- иметь минимальные габаритные размеры и массу
при высокой эксплуатационной надежности
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по характеру взаимодействия с погружаемой горной
массой
статические, не имеющие
специального привода
активные, имеющие
специальный привод и
конструктивные элементы
для дробления негабаритных
кусков породы и
перемещения разрушенной
горной массы
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с вертикально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с горизонтально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
шнековые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
барабанные
с вертикальной осью вращения
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
лемехо-отвальные
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
ковшовые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
загребающие
лапы
загребающие
звезды
Скребковые органы погрузки
Ранее широко использовались на
широкозахватных очистных комбайнах и первых
серийных отечественных стреловых
проходческих комбайнах
Широкозахватный очистной комбайн
«Донбасс»
Стреловой проходческий комбайн
ПК3М
Скребковые органы погрузки
В настоящее время скребковые органы погрузки
применяются на проходческих комбайнах
Машина поддирочно-погрузочная
МПР
Стреловой проходческий комбайн
КПЛ
Скребковые органы погрузки
Недостатки:
- значительное переизмельчение угля и
пылеобразование;
- низкий механический КПД и интенсивный износ
элементов направляющих ручьев бара и самой
цепи;
- значительные габаритные размеры и масса;
ограниченные возможности по погрузке
крупнокусковой крепкой породы
Шнековые органы погрузки
Совмещают в себе одновременно функцию
разрушения пласта и погрузки разрушенной
массы на забойный конвейер
Узкозахватный очистной комбайн
К-500
Проходческо-очистной комбайн
Урал-10А
Шнековые органы погрузки
Достоинства:
достаточно простая конструкция;
относительно высокий механический КПД;
повышенная прочность и долговечность
Шнековые органы погрузки
Производительность (м3/с) шнекового органа
разрушения по погрузке:
'
n 2
ш
2
D ш d ш S
Qш
N з и
4
cos ш
n - частота вращения шнека, с-1;
наружный диаметр шнека, м;
d ш - диаметр ступицы шнека, м;
'
S - шаг спирали шнека, м;
ш - толщина лопасти шнека, м;
ш - угол подъема лопасти шнека;
N з - число заходов шнека;
и - коэффициент использования сечения шнека на
выходе.
Dш -
Шнековые органы погрузки
Частота вращения шнекового органа разрушения по
условию отсутствия заштыбовки должна быть
больше критической его частоты вращения, с-1:
n кр
4 В з V пр Н р k 1 Н 0
2
Dш
2
dш
'
ш
S
N з
cos ш
и
В з - ширина захвата органа разрушения, м;
V пр
Нр
k1
- расчетная скорость подачи комбайна, м/с;
- расчетная мощность пласта, м;
- коэффициент, учитывающий часть угля,
подлежащего погрузке
Шнековые органы погрузки
Производительность шнека по погрузке
увеличивается в 1,5 - 2,0 раза с применением
зачистных щитков, которые удерживают отбитый
уголь в зоне шнека.
Шнековые органы погрузки
Сила сопротивления погрузке породы для
шнекового органа разрушения, Н
при работе без подпорного щитка Fпогр 100 h об
при работе с подпорным щитком Fпогр 350 hоб
подача за один оборот шнека
h об
100 V пр
n
Шнековые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку шнеком,
определяется из выражения, кВт
Pпогр
F погр D и n
60 1000
Лемехо-отвальные органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
повышенная прочность и долговечность;
не измельчают отбитый уголь;
не поднимают пыли
Недостатки:
значительные тяговые усилия для
перемещения вдоль забоя
Лемехо-отвальные органы погрузки
В настоящее время лемехо-отвальные
погрузочные органы применяются только в
стругах.
Это позволяет совмещать в одной конструкции
функции отделения угля от массива и его
погрузки на забойный конвейер
Лемехо-отвальные органы погрузки
Производительность (т/с) лемехо-отвального органа
по погрузке:
Q гр H р h V с
H р - расчетная мощность пласта, м;
h - толщина снимаемой стругом стружки, м;
V с - скорость перемещения струга вдоль лавы, м/с;
- плотность угля, т/м3.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Результирующая сила погрузки угля стругом, Н
Fп F1 F2 F3 F4 F5
F1 - сила внедрения погрузочной поверхности струга в
F2
F3
F4
F5
штабель угля, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга до уровня высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга выше высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля на конвейер, Н;
- сила сопротивления внутреннему трению в
штабеле угля перед стругом, Н.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку лемехом
струга, кВт
Pпогр
Vп
Fп V п
60 1000
- скорость перемещения струга, м/мин;
Ковшовые органы погрузки
Применяются на буровых проходческих комбайнах с
роторными или планетарными органами
разрушения
Проходческий комплекс Союз – 19
Комбайн проходческий ПК-8МА
Ковшовые органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
высокая надежность и долговечность,
повышенный механический КПД,
отсутствие своего отдельного привода
Недостатки:
существенное снижение производительности
при погрузке влажной горной массы (склонной к
налипанию);
частота вращения ковшей ограничена
возможностью их разгрузки в верхнем
положении
Ковшовые органы погрузки
Производительность (м3/с) ковшового органа по
погрузке:
Q гр V к i n
V к - емкость ковша, м3;
i - число ковшей;
n - частота вращения ковшей, мин-1;
=0,1-0,15 - коэффициент заполнения ковшей
Ковшовые органы погрузки
Критическая частота вращения ротора с учетом сил
трения породы о стенки ковша, мин-1
n кр
30
g 1 f
R
g - ускорение свободного падения, м/с2;
R - радиус луча, на котором крепится ковш, м;
f = 0,3-0,4 - коэффициент трения породы о стенки ковша
Ковшовые органы погрузки
Окружное усилие на ковше при зачерпывании
горной массы из штабеля, Н
P
k V к
k -удельное сопротивление породы зачерпыванию
(0,1...0,2 МПа);
- длина пути зачерпывания, м;
V к - ёмкость ковша, м3
Ковшовые органы погрузки
Мощность, расходуемая на зачерпывание горной
массы, кВт
Nз
P in
60000
Ковшовые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на подъем горной массы
породы на высоту разгрузки
(диаметр проходимой выработки), кВт
Np
Vк i n g D
60000
- насыпная плотность породы в ковше, т/м3;
g
- ускорение свободного падения, м/с2;
D - диаметр проходимой выработки, м
Ковшовые органы погрузки
Суммарная мощность привода ковшового грузчика,
кВт
N кг N з N п
V к i n k g D
60000
Погрузочные нагребающие лапы
Применяются на стреловых проходческих
комбайнах и буропогрузочных и погрузочных
машинах
Машина буропогрузочная БПР
Погрузочные нагребающие лапы
Достоинства:
обеспечивают хорошую погрузку крупнокусковой
скальной горной породы;
обеспечивают достаточно высокую
производительность;
имеют относительно простую конструкцию;
имеют удовлетворительную надежность
Погрузочные нагребающие лапы
Технологический цикл погрузки нагребающими
лапами состоит из следующих операций:
- внедрение лапы в штабель породы;
- зачерпывание породы;
- перемещение породы по наклонной плите грузчика
до передаточного конвейера;
- холостое движение лапы
Погрузочные нагребающие лапы
Производительность (м3/с) нагребающей лапы по
погрузке:
Qл Vл z n
V л - объем горной массы, транспортируемый лапой за
один ход качания, м3;
z - число нагребающих лап;
n - частота качания лап, с-1
Погрузочные нагребающие лапы
Объем породы, м3, транспортируемый лапой за
один ход качания
V л 0 ,5 B з d т hгр
B з - ширина передней кромки плиты стола грузчика, м;
d m - расстояние между траекториями движения лап,
hг р
которое ориентировочно равно диаметру ведущих
дисков, м;
- средняя высота слоя нагребаемой породы, которая
принимается равной (1,0...2,0) высоты нагребающей
лапы, м;
Погрузочные нагребающие лапы
Работа (Дж), совершаемая лапой за одно качание,
определяется суммированием работ на отрыв породы от штабеля,
перемещения её по плите стола грузчика и подъёма на высоту разгрузки
на передаточный конвейер
Aл W р k ш G hп f п
W - сопротивление отрыву породы от штабеля, Н;
р - путь, проходимый лапой при отделении породы от
штабеля, м;
k ш = 2 - коэффициент заштыбовки;
G - вес породы, перемещаемый лапой, Н;
h п - высота погрузки на передаточный конвейер, м;
f - коэффициент трения породы по плите грузчика;
- путь, проходимый породой по плите грузчика, м.
п
Погрузочные нагребающие лапы
Сопротивление отрыву породы от штабеля, Н
W в kв
- длина внедряющейся в штабель кромки
лапы,
м;
в
k-вудельное сопротивление внедрения лапы, Н/м.
Погрузочные нагребающие лапы
Вес породы, перемещаемый лапой, Н:
G Vл g
g
- насыпная плотность породы, т/м3;
- ускорение свободного падения, м/с2.
Погрузочные нагребающие лапы
Мощность привода лапы, кВт
Nл
Aл n
- КПД привода лапы
Slide 42
Доцент Кухарь В.Ю.
кафедра горных машин и
инжиниринга, ГВУЗ "НГУ"
Курс
Технология и оборудование
горного производства
Лекция 10
ОРГАНЫ ПОГРУЗКИ ГОРНЫХ КОМБАЙНОВ
Механизированная погрузка отбитой горной
массы производится при выемке пологих и
наклонных (до 35) пластов и проходке
горизонтальных и наклонных выработок.
При выемке крутых пластов и проходке
восстающих выработок транспортирование
отбитой горной массы от органа разрушения
производится самотеком под действием сил
гравитации.
Механическая погрузка отбитой горной массы
представляет собой две технологические
операции:
- зачерпывание разрушенной горной массы
- транспортирование ее к месту погрузки
(на лавовый или штрековый конвейер,
вагонетки или другие транспортные средства).
У современных очистных комбайнов
операции зачерпывания и транспортировки
совмещены и реализованы в конструкции
самого органа разрушения.
Такое совмещение функций в одном органе
упрощает конструкцию, уменьшает габариты
очистного комбайна и обеспечивает его работу
при минимальном обнажении кровли.
У проходческих комбайнов совмещение
операций зачерпывания и транспортировки
практически невозможно.
Зачерпывающая часть у этих комбайнов
осуществляет захват отбитой породы из
штабеля и производит погрузку ее на
передаточный конвейер (скребковый или
ленточный), который располагается вдоль
продольной оси комбайна, является второй
частью погрузочного органа и транспортирует
породу до перегружателя, штрекового
конвейера или вагонетки.
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- обеспечивать максимальную производительность
комбайна в конкретных условиях эксплуатации, то
есть должно обеспечиваться условие
Q гр Q к
Q гр Q к
Q гр (2...3)Q
когда поток поступающей на погрузку
отбитой породы постоянен
(буровые проходческие комбайны)
к
когда возможно внезапное
увеличение объема погружаемой
породы
(стреловые проходческие комбайны)
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- производить погрузку отбитой горной массы без
большого просыпания по всему фронту работы
органа разрушения с эффективной зачисткой почвы;
- не переизмельчать транспортируемую породу;
- обеспечивать дополнительное разрушение
нетранспортабельных кусков;
- иметь минимальную энергоемкость процесса
погрузки;
Требования, предъявляемые к органам погрузки
-не вызывать повышенного пылеобразования;
- обеспечивать возможность самозарубки очистного
комбайна в пласт;
- быть простым по устройству, легким и удобным в
монтаже и демонтаже;
- иметь минимальные габаритные размеры и массу
при высокой эксплуатационной надежности
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по характеру взаимодействия с погружаемой горной
массой
статические, не имеющие
специального привода
активные, имеющие
специальный привод и
конструктивные элементы
для дробления негабаритных
кусков породы и
перемещения разрушенной
горной массы
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с вертикально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с горизонтально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
шнековые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
барабанные
с вертикальной осью вращения
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
лемехо-отвальные
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
ковшовые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
загребающие
лапы
загребающие
звезды
Скребковые органы погрузки
Ранее широко использовались на
широкозахватных очистных комбайнах и первых
серийных отечественных стреловых
проходческих комбайнах
Широкозахватный очистной комбайн
«Донбасс»
Стреловой проходческий комбайн
ПК3М
Скребковые органы погрузки
В настоящее время скребковые органы погрузки
применяются на проходческих комбайнах
Машина поддирочно-погрузочная
МПР
Стреловой проходческий комбайн
КПЛ
Скребковые органы погрузки
Недостатки:
- значительное переизмельчение угля и
пылеобразование;
- низкий механический КПД и интенсивный износ
элементов направляющих ручьев бара и самой
цепи;
- значительные габаритные размеры и масса;
ограниченные возможности по погрузке
крупнокусковой крепкой породы
Шнековые органы погрузки
Совмещают в себе одновременно функцию
разрушения пласта и погрузки разрушенной
массы на забойный конвейер
Узкозахватный очистной комбайн
К-500
Проходческо-очистной комбайн
Урал-10А
Шнековые органы погрузки
Достоинства:
достаточно простая конструкция;
относительно высокий механический КПД;
повышенная прочность и долговечность
Шнековые органы погрузки
Производительность (м3/с) шнекового органа
разрушения по погрузке:
'
n 2
ш
2
D ш d ш S
Qш
N з и
4
cos ш
n - частота вращения шнека, с-1;
наружный диаметр шнека, м;
d ш - диаметр ступицы шнека, м;
'
S - шаг спирали шнека, м;
ш - толщина лопасти шнека, м;
ш - угол подъема лопасти шнека;
N з - число заходов шнека;
и - коэффициент использования сечения шнека на
выходе.
Dш -
Шнековые органы погрузки
Частота вращения шнекового органа разрушения по
условию отсутствия заштыбовки должна быть
больше критической его частоты вращения, с-1:
n кр
4 В з V пр Н р k 1 Н 0
2
Dш
2
dш
'
ш
S
N з
cos ш
и
В з - ширина захвата органа разрушения, м;
V пр
Нр
k1
- расчетная скорость подачи комбайна, м/с;
- расчетная мощность пласта, м;
- коэффициент, учитывающий часть угля,
подлежащего погрузке
Шнековые органы погрузки
Производительность шнека по погрузке
увеличивается в 1,5 - 2,0 раза с применением
зачистных щитков, которые удерживают отбитый
уголь в зоне шнека.
Шнековые органы погрузки
Сила сопротивления погрузке породы для
шнекового органа разрушения, Н
при работе без подпорного щитка Fпогр 100 h об
при работе с подпорным щитком Fпогр 350 hоб
подача за один оборот шнека
h об
100 V пр
n
Шнековые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку шнеком,
определяется из выражения, кВт
Pпогр
F погр D и n
60 1000
Лемехо-отвальные органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
повышенная прочность и долговечность;
не измельчают отбитый уголь;
не поднимают пыли
Недостатки:
значительные тяговые усилия для
перемещения вдоль забоя
Лемехо-отвальные органы погрузки
В настоящее время лемехо-отвальные
погрузочные органы применяются только в
стругах.
Это позволяет совмещать в одной конструкции
функции отделения угля от массива и его
погрузки на забойный конвейер
Лемехо-отвальные органы погрузки
Производительность (т/с) лемехо-отвального органа
по погрузке:
Q гр H р h V с
H р - расчетная мощность пласта, м;
h - толщина снимаемой стругом стружки, м;
V с - скорость перемещения струга вдоль лавы, м/с;
- плотность угля, т/м3.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Результирующая сила погрузки угля стругом, Н
Fп F1 F2 F3 F4 F5
F1 - сила внедрения погрузочной поверхности струга в
F2
F3
F4
F5
штабель угля, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга до уровня высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга выше высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля на конвейер, Н;
- сила сопротивления внутреннему трению в
штабеле угля перед стругом, Н.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку лемехом
струга, кВт
Pпогр
Vп
Fп V п
60 1000
- скорость перемещения струга, м/мин;
Ковшовые органы погрузки
Применяются на буровых проходческих комбайнах с
роторными или планетарными органами
разрушения
Проходческий комплекс Союз – 19
Комбайн проходческий ПК-8МА
Ковшовые органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
высокая надежность и долговечность,
повышенный механический КПД,
отсутствие своего отдельного привода
Недостатки:
существенное снижение производительности
при погрузке влажной горной массы (склонной к
налипанию);
частота вращения ковшей ограничена
возможностью их разгрузки в верхнем
положении
Ковшовые органы погрузки
Производительность (м3/с) ковшового органа по
погрузке:
Q гр V к i n
V к - емкость ковша, м3;
i - число ковшей;
n - частота вращения ковшей, мин-1;
=0,1-0,15 - коэффициент заполнения ковшей
Ковшовые органы погрузки
Критическая частота вращения ротора с учетом сил
трения породы о стенки ковша, мин-1
n кр
30
g 1 f
R
g - ускорение свободного падения, м/с2;
R - радиус луча, на котором крепится ковш, м;
f = 0,3-0,4 - коэффициент трения породы о стенки ковша
Ковшовые органы погрузки
Окружное усилие на ковше при зачерпывании
горной массы из штабеля, Н
P
k V к
k -удельное сопротивление породы зачерпыванию
(0,1...0,2 МПа);
- длина пути зачерпывания, м;
V к - ёмкость ковша, м3
Ковшовые органы погрузки
Мощность, расходуемая на зачерпывание горной
массы, кВт
Nз
P in
60000
Ковшовые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на подъем горной массы
породы на высоту разгрузки
(диаметр проходимой выработки), кВт
Np
Vк i n g D
60000
- насыпная плотность породы в ковше, т/м3;
g
- ускорение свободного падения, м/с2;
D - диаметр проходимой выработки, м
Ковшовые органы погрузки
Суммарная мощность привода ковшового грузчика,
кВт
N кг N з N п
V к i n k g D
60000
Погрузочные нагребающие лапы
Применяются на стреловых проходческих
комбайнах и буропогрузочных и погрузочных
машинах
Машина буропогрузочная БПР
Погрузочные нагребающие лапы
Достоинства:
обеспечивают хорошую погрузку крупнокусковой
скальной горной породы;
обеспечивают достаточно высокую
производительность;
имеют относительно простую конструкцию;
имеют удовлетворительную надежность
Погрузочные нагребающие лапы
Технологический цикл погрузки нагребающими
лапами состоит из следующих операций:
- внедрение лапы в штабель породы;
- зачерпывание породы;
- перемещение породы по наклонной плите грузчика
до передаточного конвейера;
- холостое движение лапы
Погрузочные нагребающие лапы
Производительность (м3/с) нагребающей лапы по
погрузке:
Qл Vл z n
V л - объем горной массы, транспортируемый лапой за
один ход качания, м3;
z - число нагребающих лап;
n - частота качания лап, с-1
Погрузочные нагребающие лапы
Объем породы, м3, транспортируемый лапой за
один ход качания
V л 0 ,5 B з d т hгр
B з - ширина передней кромки плиты стола грузчика, м;
d m - расстояние между траекториями движения лап,
hг р
которое ориентировочно равно диаметру ведущих
дисков, м;
- средняя высота слоя нагребаемой породы, которая
принимается равной (1,0...2,0) высоты нагребающей
лапы, м;
Погрузочные нагребающие лапы
Работа (Дж), совершаемая лапой за одно качание,
определяется суммированием работ на отрыв породы от штабеля,
перемещения её по плите стола грузчика и подъёма на высоту разгрузки
на передаточный конвейер
Aл W р k ш G hп f п
W - сопротивление отрыву породы от штабеля, Н;
р - путь, проходимый лапой при отделении породы от
штабеля, м;
k ш = 2 - коэффициент заштыбовки;
G - вес породы, перемещаемый лапой, Н;
h п - высота погрузки на передаточный конвейер, м;
f - коэффициент трения породы по плите грузчика;
- путь, проходимый породой по плите грузчика, м.
п
Погрузочные нагребающие лапы
Сопротивление отрыву породы от штабеля, Н
W в kв
- длина внедряющейся в штабель кромки
лапы,
м;
в
k-вудельное сопротивление внедрения лапы, Н/м.
Погрузочные нагребающие лапы
Вес породы, перемещаемый лапой, Н:
G Vл g
g
- насыпная плотность породы, т/м3;
- ускорение свободного падения, м/с2.
Погрузочные нагребающие лапы
Мощность привода лапы, кВт
Nл
Aл n
- КПД привода лапы
Slide 43
Доцент Кухарь В.Ю.
кафедра горных машин и
инжиниринга, ГВУЗ "НГУ"
Курс
Технология и оборудование
горного производства
Лекция 10
ОРГАНЫ ПОГРУЗКИ ГОРНЫХ КОМБАЙНОВ
Механизированная погрузка отбитой горной
массы производится при выемке пологих и
наклонных (до 35) пластов и проходке
горизонтальных и наклонных выработок.
При выемке крутых пластов и проходке
восстающих выработок транспортирование
отбитой горной массы от органа разрушения
производится самотеком под действием сил
гравитации.
Механическая погрузка отбитой горной массы
представляет собой две технологические
операции:
- зачерпывание разрушенной горной массы
- транспортирование ее к месту погрузки
(на лавовый или штрековый конвейер,
вагонетки или другие транспортные средства).
У современных очистных комбайнов
операции зачерпывания и транспортировки
совмещены и реализованы в конструкции
самого органа разрушения.
Такое совмещение функций в одном органе
упрощает конструкцию, уменьшает габариты
очистного комбайна и обеспечивает его работу
при минимальном обнажении кровли.
У проходческих комбайнов совмещение
операций зачерпывания и транспортировки
практически невозможно.
Зачерпывающая часть у этих комбайнов
осуществляет захват отбитой породы из
штабеля и производит погрузку ее на
передаточный конвейер (скребковый или
ленточный), который располагается вдоль
продольной оси комбайна, является второй
частью погрузочного органа и транспортирует
породу до перегружателя, штрекового
конвейера или вагонетки.
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- обеспечивать максимальную производительность
комбайна в конкретных условиях эксплуатации, то
есть должно обеспечиваться условие
Q гр Q к
Q гр Q к
Q гр (2...3)Q
когда поток поступающей на погрузку
отбитой породы постоянен
(буровые проходческие комбайны)
к
когда возможно внезапное
увеличение объема погружаемой
породы
(стреловые проходческие комбайны)
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- производить погрузку отбитой горной массы без
большого просыпания по всему фронту работы
органа разрушения с эффективной зачисткой почвы;
- не переизмельчать транспортируемую породу;
- обеспечивать дополнительное разрушение
нетранспортабельных кусков;
- иметь минимальную энергоемкость процесса
погрузки;
Требования, предъявляемые к органам погрузки
-не вызывать повышенного пылеобразования;
- обеспечивать возможность самозарубки очистного
комбайна в пласт;
- быть простым по устройству, легким и удобным в
монтаже и демонтаже;
- иметь минимальные габаритные размеры и массу
при высокой эксплуатационной надежности
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по характеру взаимодействия с погружаемой горной
массой
статические, не имеющие
специального привода
активные, имеющие
специальный привод и
конструктивные элементы
для дробления негабаритных
кусков породы и
перемещения разрушенной
горной массы
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с вертикально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с горизонтально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
шнековые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
барабанные
с вертикальной осью вращения
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
лемехо-отвальные
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
ковшовые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
загребающие
лапы
загребающие
звезды
Скребковые органы погрузки
Ранее широко использовались на
широкозахватных очистных комбайнах и первых
серийных отечественных стреловых
проходческих комбайнах
Широкозахватный очистной комбайн
«Донбасс»
Стреловой проходческий комбайн
ПК3М
Скребковые органы погрузки
В настоящее время скребковые органы погрузки
применяются на проходческих комбайнах
Машина поддирочно-погрузочная
МПР
Стреловой проходческий комбайн
КПЛ
Скребковые органы погрузки
Недостатки:
- значительное переизмельчение угля и
пылеобразование;
- низкий механический КПД и интенсивный износ
элементов направляющих ручьев бара и самой
цепи;
- значительные габаритные размеры и масса;
ограниченные возможности по погрузке
крупнокусковой крепкой породы
Шнековые органы погрузки
Совмещают в себе одновременно функцию
разрушения пласта и погрузки разрушенной
массы на забойный конвейер
Узкозахватный очистной комбайн
К-500
Проходческо-очистной комбайн
Урал-10А
Шнековые органы погрузки
Достоинства:
достаточно простая конструкция;
относительно высокий механический КПД;
повышенная прочность и долговечность
Шнековые органы погрузки
Производительность (м3/с) шнекового органа
разрушения по погрузке:
'
n 2
ш
2
D ш d ш S
Qш
N з и
4
cos ш
n - частота вращения шнека, с-1;
наружный диаметр шнека, м;
d ш - диаметр ступицы шнека, м;
'
S - шаг спирали шнека, м;
ш - толщина лопасти шнека, м;
ш - угол подъема лопасти шнека;
N з - число заходов шнека;
и - коэффициент использования сечения шнека на
выходе.
Dш -
Шнековые органы погрузки
Частота вращения шнекового органа разрушения по
условию отсутствия заштыбовки должна быть
больше критической его частоты вращения, с-1:
n кр
4 В з V пр Н р k 1 Н 0
2
Dш
2
dш
'
ш
S
N з
cos ш
и
В з - ширина захвата органа разрушения, м;
V пр
Нр
k1
- расчетная скорость подачи комбайна, м/с;
- расчетная мощность пласта, м;
- коэффициент, учитывающий часть угля,
подлежащего погрузке
Шнековые органы погрузки
Производительность шнека по погрузке
увеличивается в 1,5 - 2,0 раза с применением
зачистных щитков, которые удерживают отбитый
уголь в зоне шнека.
Шнековые органы погрузки
Сила сопротивления погрузке породы для
шнекового органа разрушения, Н
при работе без подпорного щитка Fпогр 100 h об
при работе с подпорным щитком Fпогр 350 hоб
подача за один оборот шнека
h об
100 V пр
n
Шнековые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку шнеком,
определяется из выражения, кВт
Pпогр
F погр D и n
60 1000
Лемехо-отвальные органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
повышенная прочность и долговечность;
не измельчают отбитый уголь;
не поднимают пыли
Недостатки:
значительные тяговые усилия для
перемещения вдоль забоя
Лемехо-отвальные органы погрузки
В настоящее время лемехо-отвальные
погрузочные органы применяются только в
стругах.
Это позволяет совмещать в одной конструкции
функции отделения угля от массива и его
погрузки на забойный конвейер
Лемехо-отвальные органы погрузки
Производительность (т/с) лемехо-отвального органа
по погрузке:
Q гр H р h V с
H р - расчетная мощность пласта, м;
h - толщина снимаемой стругом стружки, м;
V с - скорость перемещения струга вдоль лавы, м/с;
- плотность угля, т/м3.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Результирующая сила погрузки угля стругом, Н
Fп F1 F2 F3 F4 F5
F1 - сила внедрения погрузочной поверхности струга в
F2
F3
F4
F5
штабель угля, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга до уровня высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга выше высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля на конвейер, Н;
- сила сопротивления внутреннему трению в
штабеле угля перед стругом, Н.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку лемехом
струга, кВт
Pпогр
Vп
Fп V п
60 1000
- скорость перемещения струга, м/мин;
Ковшовые органы погрузки
Применяются на буровых проходческих комбайнах с
роторными или планетарными органами
разрушения
Проходческий комплекс Союз – 19
Комбайн проходческий ПК-8МА
Ковшовые органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
высокая надежность и долговечность,
повышенный механический КПД,
отсутствие своего отдельного привода
Недостатки:
существенное снижение производительности
при погрузке влажной горной массы (склонной к
налипанию);
частота вращения ковшей ограничена
возможностью их разгрузки в верхнем
положении
Ковшовые органы погрузки
Производительность (м3/с) ковшового органа по
погрузке:
Q гр V к i n
V к - емкость ковша, м3;
i - число ковшей;
n - частота вращения ковшей, мин-1;
=0,1-0,15 - коэффициент заполнения ковшей
Ковшовые органы погрузки
Критическая частота вращения ротора с учетом сил
трения породы о стенки ковша, мин-1
n кр
30
g 1 f
R
g - ускорение свободного падения, м/с2;
R - радиус луча, на котором крепится ковш, м;
f = 0,3-0,4 - коэффициент трения породы о стенки ковша
Ковшовые органы погрузки
Окружное усилие на ковше при зачерпывании
горной массы из штабеля, Н
P
k V к
k -удельное сопротивление породы зачерпыванию
(0,1...0,2 МПа);
- длина пути зачерпывания, м;
V к - ёмкость ковша, м3
Ковшовые органы погрузки
Мощность, расходуемая на зачерпывание горной
массы, кВт
Nз
P in
60000
Ковшовые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на подъем горной массы
породы на высоту разгрузки
(диаметр проходимой выработки), кВт
Np
Vк i n g D
60000
- насыпная плотность породы в ковше, т/м3;
g
- ускорение свободного падения, м/с2;
D - диаметр проходимой выработки, м
Ковшовые органы погрузки
Суммарная мощность привода ковшового грузчика,
кВт
N кг N з N п
V к i n k g D
60000
Погрузочные нагребающие лапы
Применяются на стреловых проходческих
комбайнах и буропогрузочных и погрузочных
машинах
Машина буропогрузочная БПР
Погрузочные нагребающие лапы
Достоинства:
обеспечивают хорошую погрузку крупнокусковой
скальной горной породы;
обеспечивают достаточно высокую
производительность;
имеют относительно простую конструкцию;
имеют удовлетворительную надежность
Погрузочные нагребающие лапы
Технологический цикл погрузки нагребающими
лапами состоит из следующих операций:
- внедрение лапы в штабель породы;
- зачерпывание породы;
- перемещение породы по наклонной плите грузчика
до передаточного конвейера;
- холостое движение лапы
Погрузочные нагребающие лапы
Производительность (м3/с) нагребающей лапы по
погрузке:
Qл Vл z n
V л - объем горной массы, транспортируемый лапой за
один ход качания, м3;
z - число нагребающих лап;
n - частота качания лап, с-1
Погрузочные нагребающие лапы
Объем породы, м3, транспортируемый лапой за
один ход качания
V л 0 ,5 B з d т hгр
B з - ширина передней кромки плиты стола грузчика, м;
d m - расстояние между траекториями движения лап,
hг р
которое ориентировочно равно диаметру ведущих
дисков, м;
- средняя высота слоя нагребаемой породы, которая
принимается равной (1,0...2,0) высоты нагребающей
лапы, м;
Погрузочные нагребающие лапы
Работа (Дж), совершаемая лапой за одно качание,
определяется суммированием работ на отрыв породы от штабеля,
перемещения её по плите стола грузчика и подъёма на высоту разгрузки
на передаточный конвейер
Aл W р k ш G hп f п
W - сопротивление отрыву породы от штабеля, Н;
р - путь, проходимый лапой при отделении породы от
штабеля, м;
k ш = 2 - коэффициент заштыбовки;
G - вес породы, перемещаемый лапой, Н;
h п - высота погрузки на передаточный конвейер, м;
f - коэффициент трения породы по плите грузчика;
- путь, проходимый породой по плите грузчика, м.
п
Погрузочные нагребающие лапы
Сопротивление отрыву породы от штабеля, Н
W в kв
- длина внедряющейся в штабель кромки
лапы,
м;
в
k-вудельное сопротивление внедрения лапы, Н/м.
Погрузочные нагребающие лапы
Вес породы, перемещаемый лапой, Н:
G Vл g
g
- насыпная плотность породы, т/м3;
- ускорение свободного падения, м/с2.
Погрузочные нагребающие лапы
Мощность привода лапы, кВт
Nл
Aл n
- КПД привода лапы
Slide 44
Доцент Кухарь В.Ю.
кафедра горных машин и
инжиниринга, ГВУЗ "НГУ"
Курс
Технология и оборудование
горного производства
Лекция 10
ОРГАНЫ ПОГРУЗКИ ГОРНЫХ КОМБАЙНОВ
Механизированная погрузка отбитой горной
массы производится при выемке пологих и
наклонных (до 35) пластов и проходке
горизонтальных и наклонных выработок.
При выемке крутых пластов и проходке
восстающих выработок транспортирование
отбитой горной массы от органа разрушения
производится самотеком под действием сил
гравитации.
Механическая погрузка отбитой горной массы
представляет собой две технологические
операции:
- зачерпывание разрушенной горной массы
- транспортирование ее к месту погрузки
(на лавовый или штрековый конвейер,
вагонетки или другие транспортные средства).
У современных очистных комбайнов
операции зачерпывания и транспортировки
совмещены и реализованы в конструкции
самого органа разрушения.
Такое совмещение функций в одном органе
упрощает конструкцию, уменьшает габариты
очистного комбайна и обеспечивает его работу
при минимальном обнажении кровли.
У проходческих комбайнов совмещение
операций зачерпывания и транспортировки
практически невозможно.
Зачерпывающая часть у этих комбайнов
осуществляет захват отбитой породы из
штабеля и производит погрузку ее на
передаточный конвейер (скребковый или
ленточный), который располагается вдоль
продольной оси комбайна, является второй
частью погрузочного органа и транспортирует
породу до перегружателя, штрекового
конвейера или вагонетки.
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- обеспечивать максимальную производительность
комбайна в конкретных условиях эксплуатации, то
есть должно обеспечиваться условие
Q гр Q к
Q гр Q к
Q гр (2...3)Q
когда поток поступающей на погрузку
отбитой породы постоянен
(буровые проходческие комбайны)
к
когда возможно внезапное
увеличение объема погружаемой
породы
(стреловые проходческие комбайны)
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- производить погрузку отбитой горной массы без
большого просыпания по всему фронту работы
органа разрушения с эффективной зачисткой почвы;
- не переизмельчать транспортируемую породу;
- обеспечивать дополнительное разрушение
нетранспортабельных кусков;
- иметь минимальную энергоемкость процесса
погрузки;
Требования, предъявляемые к органам погрузки
-не вызывать повышенного пылеобразования;
- обеспечивать возможность самозарубки очистного
комбайна в пласт;
- быть простым по устройству, легким и удобным в
монтаже и демонтаже;
- иметь минимальные габаритные размеры и массу
при высокой эксплуатационной надежности
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по характеру взаимодействия с погружаемой горной
массой
статические, не имеющие
специального привода
активные, имеющие
специальный привод и
конструктивные элементы
для дробления негабаритных
кусков породы и
перемещения разрушенной
горной массы
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с вертикально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с горизонтально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
шнековые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
барабанные
с вертикальной осью вращения
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
лемехо-отвальные
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
ковшовые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
загребающие
лапы
загребающие
звезды
Скребковые органы погрузки
Ранее широко использовались на
широкозахватных очистных комбайнах и первых
серийных отечественных стреловых
проходческих комбайнах
Широкозахватный очистной комбайн
«Донбасс»
Стреловой проходческий комбайн
ПК3М
Скребковые органы погрузки
В настоящее время скребковые органы погрузки
применяются на проходческих комбайнах
Машина поддирочно-погрузочная
МПР
Стреловой проходческий комбайн
КПЛ
Скребковые органы погрузки
Недостатки:
- значительное переизмельчение угля и
пылеобразование;
- низкий механический КПД и интенсивный износ
элементов направляющих ручьев бара и самой
цепи;
- значительные габаритные размеры и масса;
ограниченные возможности по погрузке
крупнокусковой крепкой породы
Шнековые органы погрузки
Совмещают в себе одновременно функцию
разрушения пласта и погрузки разрушенной
массы на забойный конвейер
Узкозахватный очистной комбайн
К-500
Проходческо-очистной комбайн
Урал-10А
Шнековые органы погрузки
Достоинства:
достаточно простая конструкция;
относительно высокий механический КПД;
повышенная прочность и долговечность
Шнековые органы погрузки
Производительность (м3/с) шнекового органа
разрушения по погрузке:
'
n 2
ш
2
D ш d ш S
Qш
N з и
4
cos ш
n - частота вращения шнека, с-1;
наружный диаметр шнека, м;
d ш - диаметр ступицы шнека, м;
'
S - шаг спирали шнека, м;
ш - толщина лопасти шнека, м;
ш - угол подъема лопасти шнека;
N з - число заходов шнека;
и - коэффициент использования сечения шнека на
выходе.
Dш -
Шнековые органы погрузки
Частота вращения шнекового органа разрушения по
условию отсутствия заштыбовки должна быть
больше критической его частоты вращения, с-1:
n кр
4 В з V пр Н р k 1 Н 0
2
Dш
2
dш
'
ш
S
N з
cos ш
и
В з - ширина захвата органа разрушения, м;
V пр
Нр
k1
- расчетная скорость подачи комбайна, м/с;
- расчетная мощность пласта, м;
- коэффициент, учитывающий часть угля,
подлежащего погрузке
Шнековые органы погрузки
Производительность шнека по погрузке
увеличивается в 1,5 - 2,0 раза с применением
зачистных щитков, которые удерживают отбитый
уголь в зоне шнека.
Шнековые органы погрузки
Сила сопротивления погрузке породы для
шнекового органа разрушения, Н
при работе без подпорного щитка Fпогр 100 h об
при работе с подпорным щитком Fпогр 350 hоб
подача за один оборот шнека
h об
100 V пр
n
Шнековые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку шнеком,
определяется из выражения, кВт
Pпогр
F погр D и n
60 1000
Лемехо-отвальные органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
повышенная прочность и долговечность;
не измельчают отбитый уголь;
не поднимают пыли
Недостатки:
значительные тяговые усилия для
перемещения вдоль забоя
Лемехо-отвальные органы погрузки
В настоящее время лемехо-отвальные
погрузочные органы применяются только в
стругах.
Это позволяет совмещать в одной конструкции
функции отделения угля от массива и его
погрузки на забойный конвейер
Лемехо-отвальные органы погрузки
Производительность (т/с) лемехо-отвального органа
по погрузке:
Q гр H р h V с
H р - расчетная мощность пласта, м;
h - толщина снимаемой стругом стружки, м;
V с - скорость перемещения струга вдоль лавы, м/с;
- плотность угля, т/м3.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Результирующая сила погрузки угля стругом, Н
Fп F1 F2 F3 F4 F5
F1 - сила внедрения погрузочной поверхности струга в
F2
F3
F4
F5
штабель угля, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга до уровня высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга выше высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля на конвейер, Н;
- сила сопротивления внутреннему трению в
штабеле угля перед стругом, Н.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку лемехом
струга, кВт
Pпогр
Vп
Fп V п
60 1000
- скорость перемещения струга, м/мин;
Ковшовые органы погрузки
Применяются на буровых проходческих комбайнах с
роторными или планетарными органами
разрушения
Проходческий комплекс Союз – 19
Комбайн проходческий ПК-8МА
Ковшовые органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
высокая надежность и долговечность,
повышенный механический КПД,
отсутствие своего отдельного привода
Недостатки:
существенное снижение производительности
при погрузке влажной горной массы (склонной к
налипанию);
частота вращения ковшей ограничена
возможностью их разгрузки в верхнем
положении
Ковшовые органы погрузки
Производительность (м3/с) ковшового органа по
погрузке:
Q гр V к i n
V к - емкость ковша, м3;
i - число ковшей;
n - частота вращения ковшей, мин-1;
=0,1-0,15 - коэффициент заполнения ковшей
Ковшовые органы погрузки
Критическая частота вращения ротора с учетом сил
трения породы о стенки ковша, мин-1
n кр
30
g 1 f
R
g - ускорение свободного падения, м/с2;
R - радиус луча, на котором крепится ковш, м;
f = 0,3-0,4 - коэффициент трения породы о стенки ковша
Ковшовые органы погрузки
Окружное усилие на ковше при зачерпывании
горной массы из штабеля, Н
P
k V к
k -удельное сопротивление породы зачерпыванию
(0,1...0,2 МПа);
- длина пути зачерпывания, м;
V к - ёмкость ковша, м3
Ковшовые органы погрузки
Мощность, расходуемая на зачерпывание горной
массы, кВт
Nз
P in
60000
Ковшовые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на подъем горной массы
породы на высоту разгрузки
(диаметр проходимой выработки), кВт
Np
Vк i n g D
60000
- насыпная плотность породы в ковше, т/м3;
g
- ускорение свободного падения, м/с2;
D - диаметр проходимой выработки, м
Ковшовые органы погрузки
Суммарная мощность привода ковшового грузчика,
кВт
N кг N з N п
V к i n k g D
60000
Погрузочные нагребающие лапы
Применяются на стреловых проходческих
комбайнах и буропогрузочных и погрузочных
машинах
Машина буропогрузочная БПР
Погрузочные нагребающие лапы
Достоинства:
обеспечивают хорошую погрузку крупнокусковой
скальной горной породы;
обеспечивают достаточно высокую
производительность;
имеют относительно простую конструкцию;
имеют удовлетворительную надежность
Погрузочные нагребающие лапы
Технологический цикл погрузки нагребающими
лапами состоит из следующих операций:
- внедрение лапы в штабель породы;
- зачерпывание породы;
- перемещение породы по наклонной плите грузчика
до передаточного конвейера;
- холостое движение лапы
Погрузочные нагребающие лапы
Производительность (м3/с) нагребающей лапы по
погрузке:
Qл Vл z n
V л - объем горной массы, транспортируемый лапой за
один ход качания, м3;
z - число нагребающих лап;
n - частота качания лап, с-1
Погрузочные нагребающие лапы
Объем породы, м3, транспортируемый лапой за
один ход качания
V л 0 ,5 B з d т hгр
B з - ширина передней кромки плиты стола грузчика, м;
d m - расстояние между траекториями движения лап,
hг р
которое ориентировочно равно диаметру ведущих
дисков, м;
- средняя высота слоя нагребаемой породы, которая
принимается равной (1,0...2,0) высоты нагребающей
лапы, м;
Погрузочные нагребающие лапы
Работа (Дж), совершаемая лапой за одно качание,
определяется суммированием работ на отрыв породы от штабеля,
перемещения её по плите стола грузчика и подъёма на высоту разгрузки
на передаточный конвейер
Aл W р k ш G hп f п
W - сопротивление отрыву породы от штабеля, Н;
р - путь, проходимый лапой при отделении породы от
штабеля, м;
k ш = 2 - коэффициент заштыбовки;
G - вес породы, перемещаемый лапой, Н;
h п - высота погрузки на передаточный конвейер, м;
f - коэффициент трения породы по плите грузчика;
- путь, проходимый породой по плите грузчика, м.
п
Погрузочные нагребающие лапы
Сопротивление отрыву породы от штабеля, Н
W в kв
- длина внедряющейся в штабель кромки
лапы,
м;
в
k-вудельное сопротивление внедрения лапы, Н/м.
Погрузочные нагребающие лапы
Вес породы, перемещаемый лапой, Н:
G Vл g
g
- насыпная плотность породы, т/м3;
- ускорение свободного падения, м/с2.
Погрузочные нагребающие лапы
Мощность привода лапы, кВт
Nл
Aл n
- КПД привода лапы
Slide 45
Доцент Кухарь В.Ю.
кафедра горных машин и
инжиниринга, ГВУЗ "НГУ"
Курс
Технология и оборудование
горного производства
Лекция 10
ОРГАНЫ ПОГРУЗКИ ГОРНЫХ КОМБАЙНОВ
Механизированная погрузка отбитой горной
массы производится при выемке пологих и
наклонных (до 35) пластов и проходке
горизонтальных и наклонных выработок.
При выемке крутых пластов и проходке
восстающих выработок транспортирование
отбитой горной массы от органа разрушения
производится самотеком под действием сил
гравитации.
Механическая погрузка отбитой горной массы
представляет собой две технологические
операции:
- зачерпывание разрушенной горной массы
- транспортирование ее к месту погрузки
(на лавовый или штрековый конвейер,
вагонетки или другие транспортные средства).
У современных очистных комбайнов
операции зачерпывания и транспортировки
совмещены и реализованы в конструкции
самого органа разрушения.
Такое совмещение функций в одном органе
упрощает конструкцию, уменьшает габариты
очистного комбайна и обеспечивает его работу
при минимальном обнажении кровли.
У проходческих комбайнов совмещение
операций зачерпывания и транспортировки
практически невозможно.
Зачерпывающая часть у этих комбайнов
осуществляет захват отбитой породы из
штабеля и производит погрузку ее на
передаточный конвейер (скребковый или
ленточный), который располагается вдоль
продольной оси комбайна, является второй
частью погрузочного органа и транспортирует
породу до перегружателя, штрекового
конвейера или вагонетки.
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- обеспечивать максимальную производительность
комбайна в конкретных условиях эксплуатации, то
есть должно обеспечиваться условие
Q гр Q к
Q гр Q к
Q гр (2...3)Q
когда поток поступающей на погрузку
отбитой породы постоянен
(буровые проходческие комбайны)
к
когда возможно внезапное
увеличение объема погружаемой
породы
(стреловые проходческие комбайны)
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- производить погрузку отбитой горной массы без
большого просыпания по всему фронту работы
органа разрушения с эффективной зачисткой почвы;
- не переизмельчать транспортируемую породу;
- обеспечивать дополнительное разрушение
нетранспортабельных кусков;
- иметь минимальную энергоемкость процесса
погрузки;
Требования, предъявляемые к органам погрузки
-не вызывать повышенного пылеобразования;
- обеспечивать возможность самозарубки очистного
комбайна в пласт;
- быть простым по устройству, легким и удобным в
монтаже и демонтаже;
- иметь минимальные габаритные размеры и массу
при высокой эксплуатационной надежности
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по характеру взаимодействия с погружаемой горной
массой
статические, не имеющие
специального привода
активные, имеющие
специальный привод и
конструктивные элементы
для дробления негабаритных
кусков породы и
перемещения разрушенной
горной массы
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с вертикально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с горизонтально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
шнековые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
барабанные
с вертикальной осью вращения
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
лемехо-отвальные
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
ковшовые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
загребающие
лапы
загребающие
звезды
Скребковые органы погрузки
Ранее широко использовались на
широкозахватных очистных комбайнах и первых
серийных отечественных стреловых
проходческих комбайнах
Широкозахватный очистной комбайн
«Донбасс»
Стреловой проходческий комбайн
ПК3М
Скребковые органы погрузки
В настоящее время скребковые органы погрузки
применяются на проходческих комбайнах
Машина поддирочно-погрузочная
МПР
Стреловой проходческий комбайн
КПЛ
Скребковые органы погрузки
Недостатки:
- значительное переизмельчение угля и
пылеобразование;
- низкий механический КПД и интенсивный износ
элементов направляющих ручьев бара и самой
цепи;
- значительные габаритные размеры и масса;
ограниченные возможности по погрузке
крупнокусковой крепкой породы
Шнековые органы погрузки
Совмещают в себе одновременно функцию
разрушения пласта и погрузки разрушенной
массы на забойный конвейер
Узкозахватный очистной комбайн
К-500
Проходческо-очистной комбайн
Урал-10А
Шнековые органы погрузки
Достоинства:
достаточно простая конструкция;
относительно высокий механический КПД;
повышенная прочность и долговечность
Шнековые органы погрузки
Производительность (м3/с) шнекового органа
разрушения по погрузке:
'
n 2
ш
2
D ш d ш S
Qш
N з и
4
cos ш
n - частота вращения шнека, с-1;
наружный диаметр шнека, м;
d ш - диаметр ступицы шнека, м;
'
S - шаг спирали шнека, м;
ш - толщина лопасти шнека, м;
ш - угол подъема лопасти шнека;
N з - число заходов шнека;
и - коэффициент использования сечения шнека на
выходе.
Dш -
Шнековые органы погрузки
Частота вращения шнекового органа разрушения по
условию отсутствия заштыбовки должна быть
больше критической его частоты вращения, с-1:
n кр
4 В з V пр Н р k 1 Н 0
2
Dш
2
dш
'
ш
S
N з
cos ш
и
В з - ширина захвата органа разрушения, м;
V пр
Нр
k1
- расчетная скорость подачи комбайна, м/с;
- расчетная мощность пласта, м;
- коэффициент, учитывающий часть угля,
подлежащего погрузке
Шнековые органы погрузки
Производительность шнека по погрузке
увеличивается в 1,5 - 2,0 раза с применением
зачистных щитков, которые удерживают отбитый
уголь в зоне шнека.
Шнековые органы погрузки
Сила сопротивления погрузке породы для
шнекового органа разрушения, Н
при работе без подпорного щитка Fпогр 100 h об
при работе с подпорным щитком Fпогр 350 hоб
подача за один оборот шнека
h об
100 V пр
n
Шнековые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку шнеком,
определяется из выражения, кВт
Pпогр
F погр D и n
60 1000
Лемехо-отвальные органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
повышенная прочность и долговечность;
не измельчают отбитый уголь;
не поднимают пыли
Недостатки:
значительные тяговые усилия для
перемещения вдоль забоя
Лемехо-отвальные органы погрузки
В настоящее время лемехо-отвальные
погрузочные органы применяются только в
стругах.
Это позволяет совмещать в одной конструкции
функции отделения угля от массива и его
погрузки на забойный конвейер
Лемехо-отвальные органы погрузки
Производительность (т/с) лемехо-отвального органа
по погрузке:
Q гр H р h V с
H р - расчетная мощность пласта, м;
h - толщина снимаемой стругом стружки, м;
V с - скорость перемещения струга вдоль лавы, м/с;
- плотность угля, т/м3.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Результирующая сила погрузки угля стругом, Н
Fп F1 F2 F3 F4 F5
F1 - сила внедрения погрузочной поверхности струга в
F2
F3
F4
F5
штабель угля, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга до уровня высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга выше высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля на конвейер, Н;
- сила сопротивления внутреннему трению в
штабеле угля перед стругом, Н.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку лемехом
струга, кВт
Pпогр
Vп
Fп V п
60 1000
- скорость перемещения струга, м/мин;
Ковшовые органы погрузки
Применяются на буровых проходческих комбайнах с
роторными или планетарными органами
разрушения
Проходческий комплекс Союз – 19
Комбайн проходческий ПК-8МА
Ковшовые органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
высокая надежность и долговечность,
повышенный механический КПД,
отсутствие своего отдельного привода
Недостатки:
существенное снижение производительности
при погрузке влажной горной массы (склонной к
налипанию);
частота вращения ковшей ограничена
возможностью их разгрузки в верхнем
положении
Ковшовые органы погрузки
Производительность (м3/с) ковшового органа по
погрузке:
Q гр V к i n
V к - емкость ковша, м3;
i - число ковшей;
n - частота вращения ковшей, мин-1;
=0,1-0,15 - коэффициент заполнения ковшей
Ковшовые органы погрузки
Критическая частота вращения ротора с учетом сил
трения породы о стенки ковша, мин-1
n кр
30
g 1 f
R
g - ускорение свободного падения, м/с2;
R - радиус луча, на котором крепится ковш, м;
f = 0,3-0,4 - коэффициент трения породы о стенки ковша
Ковшовые органы погрузки
Окружное усилие на ковше при зачерпывании
горной массы из штабеля, Н
P
k V к
k -удельное сопротивление породы зачерпыванию
(0,1...0,2 МПа);
- длина пути зачерпывания, м;
V к - ёмкость ковша, м3
Ковшовые органы погрузки
Мощность, расходуемая на зачерпывание горной
массы, кВт
Nз
P in
60000
Ковшовые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на подъем горной массы
породы на высоту разгрузки
(диаметр проходимой выработки), кВт
Np
Vк i n g D
60000
- насыпная плотность породы в ковше, т/м3;
g
- ускорение свободного падения, м/с2;
D - диаметр проходимой выработки, м
Ковшовые органы погрузки
Суммарная мощность привода ковшового грузчика,
кВт
N кг N з N п
V к i n k g D
60000
Погрузочные нагребающие лапы
Применяются на стреловых проходческих
комбайнах и буропогрузочных и погрузочных
машинах
Машина буропогрузочная БПР
Погрузочные нагребающие лапы
Достоинства:
обеспечивают хорошую погрузку крупнокусковой
скальной горной породы;
обеспечивают достаточно высокую
производительность;
имеют относительно простую конструкцию;
имеют удовлетворительную надежность
Погрузочные нагребающие лапы
Технологический цикл погрузки нагребающими
лапами состоит из следующих операций:
- внедрение лапы в штабель породы;
- зачерпывание породы;
- перемещение породы по наклонной плите грузчика
до передаточного конвейера;
- холостое движение лапы
Погрузочные нагребающие лапы
Производительность (м3/с) нагребающей лапы по
погрузке:
Qл Vл z n
V л - объем горной массы, транспортируемый лапой за
один ход качания, м3;
z - число нагребающих лап;
n - частота качания лап, с-1
Погрузочные нагребающие лапы
Объем породы, м3, транспортируемый лапой за
один ход качания
V л 0 ,5 B з d т hгр
B з - ширина передней кромки плиты стола грузчика, м;
d m - расстояние между траекториями движения лап,
hг р
которое ориентировочно равно диаметру ведущих
дисков, м;
- средняя высота слоя нагребаемой породы, которая
принимается равной (1,0...2,0) высоты нагребающей
лапы, м;
Погрузочные нагребающие лапы
Работа (Дж), совершаемая лапой за одно качание,
определяется суммированием работ на отрыв породы от штабеля,
перемещения её по плите стола грузчика и подъёма на высоту разгрузки
на передаточный конвейер
Aл W р k ш G hп f п
W - сопротивление отрыву породы от штабеля, Н;
р - путь, проходимый лапой при отделении породы от
штабеля, м;
k ш = 2 - коэффициент заштыбовки;
G - вес породы, перемещаемый лапой, Н;
h п - высота погрузки на передаточный конвейер, м;
f - коэффициент трения породы по плите грузчика;
- путь, проходимый породой по плите грузчика, м.
п
Погрузочные нагребающие лапы
Сопротивление отрыву породы от штабеля, Н
W в kв
- длина внедряющейся в штабель кромки
лапы,
м;
в
k-вудельное сопротивление внедрения лапы, Н/м.
Погрузочные нагребающие лапы
Вес породы, перемещаемый лапой, Н:
G Vл g
g
- насыпная плотность породы, т/м3;
- ускорение свободного падения, м/с2.
Погрузочные нагребающие лапы
Мощность привода лапы, кВт
Nл
Aл n
- КПД привода лапы
Slide 46
Доцент Кухарь В.Ю.
кафедра горных машин и
инжиниринга, ГВУЗ "НГУ"
Курс
Технология и оборудование
горного производства
Лекция 10
ОРГАНЫ ПОГРУЗКИ ГОРНЫХ КОМБАЙНОВ
Механизированная погрузка отбитой горной
массы производится при выемке пологих и
наклонных (до 35) пластов и проходке
горизонтальных и наклонных выработок.
При выемке крутых пластов и проходке
восстающих выработок транспортирование
отбитой горной массы от органа разрушения
производится самотеком под действием сил
гравитации.
Механическая погрузка отбитой горной массы
представляет собой две технологические
операции:
- зачерпывание разрушенной горной массы
- транспортирование ее к месту погрузки
(на лавовый или штрековый конвейер,
вагонетки или другие транспортные средства).
У современных очистных комбайнов
операции зачерпывания и транспортировки
совмещены и реализованы в конструкции
самого органа разрушения.
Такое совмещение функций в одном органе
упрощает конструкцию, уменьшает габариты
очистного комбайна и обеспечивает его работу
при минимальном обнажении кровли.
У проходческих комбайнов совмещение
операций зачерпывания и транспортировки
практически невозможно.
Зачерпывающая часть у этих комбайнов
осуществляет захват отбитой породы из
штабеля и производит погрузку ее на
передаточный конвейер (скребковый или
ленточный), который располагается вдоль
продольной оси комбайна, является второй
частью погрузочного органа и транспортирует
породу до перегружателя, штрекового
конвейера или вагонетки.
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- обеспечивать максимальную производительность
комбайна в конкретных условиях эксплуатации, то
есть должно обеспечиваться условие
Q гр Q к
Q гр Q к
Q гр (2...3)Q
когда поток поступающей на погрузку
отбитой породы постоянен
(буровые проходческие комбайны)
к
когда возможно внезапное
увеличение объема погружаемой
породы
(стреловые проходческие комбайны)
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- производить погрузку отбитой горной массы без
большого просыпания по всему фронту работы
органа разрушения с эффективной зачисткой почвы;
- не переизмельчать транспортируемую породу;
- обеспечивать дополнительное разрушение
нетранспортабельных кусков;
- иметь минимальную энергоемкость процесса
погрузки;
Требования, предъявляемые к органам погрузки
-не вызывать повышенного пылеобразования;
- обеспечивать возможность самозарубки очистного
комбайна в пласт;
- быть простым по устройству, легким и удобным в
монтаже и демонтаже;
- иметь минимальные габаритные размеры и массу
при высокой эксплуатационной надежности
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по характеру взаимодействия с погружаемой горной
массой
статические, не имеющие
специального привода
активные, имеющие
специальный привод и
конструктивные элементы
для дробления негабаритных
кусков породы и
перемещения разрушенной
горной массы
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с вертикально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с горизонтально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
шнековые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
барабанные
с вертикальной осью вращения
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
лемехо-отвальные
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
ковшовые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
загребающие
лапы
загребающие
звезды
Скребковые органы погрузки
Ранее широко использовались на
широкозахватных очистных комбайнах и первых
серийных отечественных стреловых
проходческих комбайнах
Широкозахватный очистной комбайн
«Донбасс»
Стреловой проходческий комбайн
ПК3М
Скребковые органы погрузки
В настоящее время скребковые органы погрузки
применяются на проходческих комбайнах
Машина поддирочно-погрузочная
МПР
Стреловой проходческий комбайн
КПЛ
Скребковые органы погрузки
Недостатки:
- значительное переизмельчение угля и
пылеобразование;
- низкий механический КПД и интенсивный износ
элементов направляющих ручьев бара и самой
цепи;
- значительные габаритные размеры и масса;
ограниченные возможности по погрузке
крупнокусковой крепкой породы
Шнековые органы погрузки
Совмещают в себе одновременно функцию
разрушения пласта и погрузки разрушенной
массы на забойный конвейер
Узкозахватный очистной комбайн
К-500
Проходческо-очистной комбайн
Урал-10А
Шнековые органы погрузки
Достоинства:
достаточно простая конструкция;
относительно высокий механический КПД;
повышенная прочность и долговечность
Шнековые органы погрузки
Производительность (м3/с) шнекового органа
разрушения по погрузке:
'
n 2
ш
2
D ш d ш S
Qш
N з и
4
cos ш
n - частота вращения шнека, с-1;
наружный диаметр шнека, м;
d ш - диаметр ступицы шнека, м;
'
S - шаг спирали шнека, м;
ш - толщина лопасти шнека, м;
ш - угол подъема лопасти шнека;
N з - число заходов шнека;
и - коэффициент использования сечения шнека на
выходе.
Dш -
Шнековые органы погрузки
Частота вращения шнекового органа разрушения по
условию отсутствия заштыбовки должна быть
больше критической его частоты вращения, с-1:
n кр
4 В з V пр Н р k 1 Н 0
2
Dш
2
dш
'
ш
S
N з
cos ш
и
В з - ширина захвата органа разрушения, м;
V пр
Нр
k1
- расчетная скорость подачи комбайна, м/с;
- расчетная мощность пласта, м;
- коэффициент, учитывающий часть угля,
подлежащего погрузке
Шнековые органы погрузки
Производительность шнека по погрузке
увеличивается в 1,5 - 2,0 раза с применением
зачистных щитков, которые удерживают отбитый
уголь в зоне шнека.
Шнековые органы погрузки
Сила сопротивления погрузке породы для
шнекового органа разрушения, Н
при работе без подпорного щитка Fпогр 100 h об
при работе с подпорным щитком Fпогр 350 hоб
подача за один оборот шнека
h об
100 V пр
n
Шнековые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку шнеком,
определяется из выражения, кВт
Pпогр
F погр D и n
60 1000
Лемехо-отвальные органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
повышенная прочность и долговечность;
не измельчают отбитый уголь;
не поднимают пыли
Недостатки:
значительные тяговые усилия для
перемещения вдоль забоя
Лемехо-отвальные органы погрузки
В настоящее время лемехо-отвальные
погрузочные органы применяются только в
стругах.
Это позволяет совмещать в одной конструкции
функции отделения угля от массива и его
погрузки на забойный конвейер
Лемехо-отвальные органы погрузки
Производительность (т/с) лемехо-отвального органа
по погрузке:
Q гр H р h V с
H р - расчетная мощность пласта, м;
h - толщина снимаемой стругом стружки, м;
V с - скорость перемещения струга вдоль лавы, м/с;
- плотность угля, т/м3.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Результирующая сила погрузки угля стругом, Н
Fп F1 F2 F3 F4 F5
F1 - сила внедрения погрузочной поверхности струга в
F2
F3
F4
F5
штабель угля, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга до уровня высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга выше высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля на конвейер, Н;
- сила сопротивления внутреннему трению в
штабеле угля перед стругом, Н.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку лемехом
струга, кВт
Pпогр
Vп
Fп V п
60 1000
- скорость перемещения струга, м/мин;
Ковшовые органы погрузки
Применяются на буровых проходческих комбайнах с
роторными или планетарными органами
разрушения
Проходческий комплекс Союз – 19
Комбайн проходческий ПК-8МА
Ковшовые органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
высокая надежность и долговечность,
повышенный механический КПД,
отсутствие своего отдельного привода
Недостатки:
существенное снижение производительности
при погрузке влажной горной массы (склонной к
налипанию);
частота вращения ковшей ограничена
возможностью их разгрузки в верхнем
положении
Ковшовые органы погрузки
Производительность (м3/с) ковшового органа по
погрузке:
Q гр V к i n
V к - емкость ковша, м3;
i - число ковшей;
n - частота вращения ковшей, мин-1;
=0,1-0,15 - коэффициент заполнения ковшей
Ковшовые органы погрузки
Критическая частота вращения ротора с учетом сил
трения породы о стенки ковша, мин-1
n кр
30
g 1 f
R
g - ускорение свободного падения, м/с2;
R - радиус луча, на котором крепится ковш, м;
f = 0,3-0,4 - коэффициент трения породы о стенки ковша
Ковшовые органы погрузки
Окружное усилие на ковше при зачерпывании
горной массы из штабеля, Н
P
k V к
k -удельное сопротивление породы зачерпыванию
(0,1...0,2 МПа);
- длина пути зачерпывания, м;
V к - ёмкость ковша, м3
Ковшовые органы погрузки
Мощность, расходуемая на зачерпывание горной
массы, кВт
Nз
P in
60000
Ковшовые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на подъем горной массы
породы на высоту разгрузки
(диаметр проходимой выработки), кВт
Np
Vк i n g D
60000
- насыпная плотность породы в ковше, т/м3;
g
- ускорение свободного падения, м/с2;
D - диаметр проходимой выработки, м
Ковшовые органы погрузки
Суммарная мощность привода ковшового грузчика,
кВт
N кг N з N п
V к i n k g D
60000
Погрузочные нагребающие лапы
Применяются на стреловых проходческих
комбайнах и буропогрузочных и погрузочных
машинах
Машина буропогрузочная БПР
Погрузочные нагребающие лапы
Достоинства:
обеспечивают хорошую погрузку крупнокусковой
скальной горной породы;
обеспечивают достаточно высокую
производительность;
имеют относительно простую конструкцию;
имеют удовлетворительную надежность
Погрузочные нагребающие лапы
Технологический цикл погрузки нагребающими
лапами состоит из следующих операций:
- внедрение лапы в штабель породы;
- зачерпывание породы;
- перемещение породы по наклонной плите грузчика
до передаточного конвейера;
- холостое движение лапы
Погрузочные нагребающие лапы
Производительность (м3/с) нагребающей лапы по
погрузке:
Qл Vл z n
V л - объем горной массы, транспортируемый лапой за
один ход качания, м3;
z - число нагребающих лап;
n - частота качания лап, с-1
Погрузочные нагребающие лапы
Объем породы, м3, транспортируемый лапой за
один ход качания
V л 0 ,5 B з d т hгр
B з - ширина передней кромки плиты стола грузчика, м;
d m - расстояние между траекториями движения лап,
hг р
которое ориентировочно равно диаметру ведущих
дисков, м;
- средняя высота слоя нагребаемой породы, которая
принимается равной (1,0...2,0) высоты нагребающей
лапы, м;
Погрузочные нагребающие лапы
Работа (Дж), совершаемая лапой за одно качание,
определяется суммированием работ на отрыв породы от штабеля,
перемещения её по плите стола грузчика и подъёма на высоту разгрузки
на передаточный конвейер
Aл W р k ш G hп f п
W - сопротивление отрыву породы от штабеля, Н;
р - путь, проходимый лапой при отделении породы от
штабеля, м;
k ш = 2 - коэффициент заштыбовки;
G - вес породы, перемещаемый лапой, Н;
h п - высота погрузки на передаточный конвейер, м;
f - коэффициент трения породы по плите грузчика;
- путь, проходимый породой по плите грузчика, м.
п
Погрузочные нагребающие лапы
Сопротивление отрыву породы от штабеля, Н
W в kв
- длина внедряющейся в штабель кромки
лапы,
м;
в
k-вудельное сопротивление внедрения лапы, Н/м.
Погрузочные нагребающие лапы
Вес породы, перемещаемый лапой, Н:
G Vл g
g
- насыпная плотность породы, т/м3;
- ускорение свободного падения, м/с2.
Погрузочные нагребающие лапы
Мощность привода лапы, кВт
Nл
Aл n
- КПД привода лапы
Slide 47
Доцент Кухарь В.Ю.
кафедра горных машин и
инжиниринга, ГВУЗ "НГУ"
Курс
Технология и оборудование
горного производства
Лекция 10
ОРГАНЫ ПОГРУЗКИ ГОРНЫХ КОМБАЙНОВ
Механизированная погрузка отбитой горной
массы производится при выемке пологих и
наклонных (до 35) пластов и проходке
горизонтальных и наклонных выработок.
При выемке крутых пластов и проходке
восстающих выработок транспортирование
отбитой горной массы от органа разрушения
производится самотеком под действием сил
гравитации.
Механическая погрузка отбитой горной массы
представляет собой две технологические
операции:
- зачерпывание разрушенной горной массы
- транспортирование ее к месту погрузки
(на лавовый или штрековый конвейер,
вагонетки или другие транспортные средства).
У современных очистных комбайнов
операции зачерпывания и транспортировки
совмещены и реализованы в конструкции
самого органа разрушения.
Такое совмещение функций в одном органе
упрощает конструкцию, уменьшает габариты
очистного комбайна и обеспечивает его работу
при минимальном обнажении кровли.
У проходческих комбайнов совмещение
операций зачерпывания и транспортировки
практически невозможно.
Зачерпывающая часть у этих комбайнов
осуществляет захват отбитой породы из
штабеля и производит погрузку ее на
передаточный конвейер (скребковый или
ленточный), который располагается вдоль
продольной оси комбайна, является второй
частью погрузочного органа и транспортирует
породу до перегружателя, штрекового
конвейера или вагонетки.
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- обеспечивать максимальную производительность
комбайна в конкретных условиях эксплуатации, то
есть должно обеспечиваться условие
Q гр Q к
Q гр Q к
Q гр (2...3)Q
когда поток поступающей на погрузку
отбитой породы постоянен
(буровые проходческие комбайны)
к
когда возможно внезапное
увеличение объема погружаемой
породы
(стреловые проходческие комбайны)
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- производить погрузку отбитой горной массы без
большого просыпания по всему фронту работы
органа разрушения с эффективной зачисткой почвы;
- не переизмельчать транспортируемую породу;
- обеспечивать дополнительное разрушение
нетранспортабельных кусков;
- иметь минимальную энергоемкость процесса
погрузки;
Требования, предъявляемые к органам погрузки
-не вызывать повышенного пылеобразования;
- обеспечивать возможность самозарубки очистного
комбайна в пласт;
- быть простым по устройству, легким и удобным в
монтаже и демонтаже;
- иметь минимальные габаритные размеры и массу
при высокой эксплуатационной надежности
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по характеру взаимодействия с погружаемой горной
массой
статические, не имеющие
специального привода
активные, имеющие
специальный привод и
конструктивные элементы
для дробления негабаритных
кусков породы и
перемещения разрушенной
горной массы
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с вертикально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с горизонтально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
шнековые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
барабанные
с вертикальной осью вращения
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
лемехо-отвальные
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
ковшовые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
загребающие
лапы
загребающие
звезды
Скребковые органы погрузки
Ранее широко использовались на
широкозахватных очистных комбайнах и первых
серийных отечественных стреловых
проходческих комбайнах
Широкозахватный очистной комбайн
«Донбасс»
Стреловой проходческий комбайн
ПК3М
Скребковые органы погрузки
В настоящее время скребковые органы погрузки
применяются на проходческих комбайнах
Машина поддирочно-погрузочная
МПР
Стреловой проходческий комбайн
КПЛ
Скребковые органы погрузки
Недостатки:
- значительное переизмельчение угля и
пылеобразование;
- низкий механический КПД и интенсивный износ
элементов направляющих ручьев бара и самой
цепи;
- значительные габаритные размеры и масса;
ограниченные возможности по погрузке
крупнокусковой крепкой породы
Шнековые органы погрузки
Совмещают в себе одновременно функцию
разрушения пласта и погрузки разрушенной
массы на забойный конвейер
Узкозахватный очистной комбайн
К-500
Проходческо-очистной комбайн
Урал-10А
Шнековые органы погрузки
Достоинства:
достаточно простая конструкция;
относительно высокий механический КПД;
повышенная прочность и долговечность
Шнековые органы погрузки
Производительность (м3/с) шнекового органа
разрушения по погрузке:
'
n 2
ш
2
D ш d ш S
Qш
N з и
4
cos ш
n - частота вращения шнека, с-1;
наружный диаметр шнека, м;
d ш - диаметр ступицы шнека, м;
'
S - шаг спирали шнека, м;
ш - толщина лопасти шнека, м;
ш - угол подъема лопасти шнека;
N з - число заходов шнека;
и - коэффициент использования сечения шнека на
выходе.
Dш -
Шнековые органы погрузки
Частота вращения шнекового органа разрушения по
условию отсутствия заштыбовки должна быть
больше критической его частоты вращения, с-1:
n кр
4 В з V пр Н р k 1 Н 0
2
Dш
2
dш
'
ш
S
N з
cos ш
и
В з - ширина захвата органа разрушения, м;
V пр
Нр
k1
- расчетная скорость подачи комбайна, м/с;
- расчетная мощность пласта, м;
- коэффициент, учитывающий часть угля,
подлежащего погрузке
Шнековые органы погрузки
Производительность шнека по погрузке
увеличивается в 1,5 - 2,0 раза с применением
зачистных щитков, которые удерживают отбитый
уголь в зоне шнека.
Шнековые органы погрузки
Сила сопротивления погрузке породы для
шнекового органа разрушения, Н
при работе без подпорного щитка Fпогр 100 h об
при работе с подпорным щитком Fпогр 350 hоб
подача за один оборот шнека
h об
100 V пр
n
Шнековые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку шнеком,
определяется из выражения, кВт
Pпогр
F погр D и n
60 1000
Лемехо-отвальные органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
повышенная прочность и долговечность;
не измельчают отбитый уголь;
не поднимают пыли
Недостатки:
значительные тяговые усилия для
перемещения вдоль забоя
Лемехо-отвальные органы погрузки
В настоящее время лемехо-отвальные
погрузочные органы применяются только в
стругах.
Это позволяет совмещать в одной конструкции
функции отделения угля от массива и его
погрузки на забойный конвейер
Лемехо-отвальные органы погрузки
Производительность (т/с) лемехо-отвального органа
по погрузке:
Q гр H р h V с
H р - расчетная мощность пласта, м;
h - толщина снимаемой стругом стружки, м;
V с - скорость перемещения струга вдоль лавы, м/с;
- плотность угля, т/м3.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Результирующая сила погрузки угля стругом, Н
Fп F1 F2 F3 F4 F5
F1 - сила внедрения погрузочной поверхности струга в
F2
F3
F4
F5
штабель угля, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга до уровня высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга выше высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля на конвейер, Н;
- сила сопротивления внутреннему трению в
штабеле угля перед стругом, Н.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку лемехом
струга, кВт
Pпогр
Vп
Fп V п
60 1000
- скорость перемещения струга, м/мин;
Ковшовые органы погрузки
Применяются на буровых проходческих комбайнах с
роторными или планетарными органами
разрушения
Проходческий комплекс Союз – 19
Комбайн проходческий ПК-8МА
Ковшовые органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
высокая надежность и долговечность,
повышенный механический КПД,
отсутствие своего отдельного привода
Недостатки:
существенное снижение производительности
при погрузке влажной горной массы (склонной к
налипанию);
частота вращения ковшей ограничена
возможностью их разгрузки в верхнем
положении
Ковшовые органы погрузки
Производительность (м3/с) ковшового органа по
погрузке:
Q гр V к i n
V к - емкость ковша, м3;
i - число ковшей;
n - частота вращения ковшей, мин-1;
=0,1-0,15 - коэффициент заполнения ковшей
Ковшовые органы погрузки
Критическая частота вращения ротора с учетом сил
трения породы о стенки ковша, мин-1
n кр
30
g 1 f
R
g - ускорение свободного падения, м/с2;
R - радиус луча, на котором крепится ковш, м;
f = 0,3-0,4 - коэффициент трения породы о стенки ковша
Ковшовые органы погрузки
Окружное усилие на ковше при зачерпывании
горной массы из штабеля, Н
P
k V к
k -удельное сопротивление породы зачерпыванию
(0,1...0,2 МПа);
- длина пути зачерпывания, м;
V к - ёмкость ковша, м3
Ковшовые органы погрузки
Мощность, расходуемая на зачерпывание горной
массы, кВт
Nз
P in
60000
Ковшовые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на подъем горной массы
породы на высоту разгрузки
(диаметр проходимой выработки), кВт
Np
Vк i n g D
60000
- насыпная плотность породы в ковше, т/м3;
g
- ускорение свободного падения, м/с2;
D - диаметр проходимой выработки, м
Ковшовые органы погрузки
Суммарная мощность привода ковшового грузчика,
кВт
N кг N з N п
V к i n k g D
60000
Погрузочные нагребающие лапы
Применяются на стреловых проходческих
комбайнах и буропогрузочных и погрузочных
машинах
Машина буропогрузочная БПР
Погрузочные нагребающие лапы
Достоинства:
обеспечивают хорошую погрузку крупнокусковой
скальной горной породы;
обеспечивают достаточно высокую
производительность;
имеют относительно простую конструкцию;
имеют удовлетворительную надежность
Погрузочные нагребающие лапы
Технологический цикл погрузки нагребающими
лапами состоит из следующих операций:
- внедрение лапы в штабель породы;
- зачерпывание породы;
- перемещение породы по наклонной плите грузчика
до передаточного конвейера;
- холостое движение лапы
Погрузочные нагребающие лапы
Производительность (м3/с) нагребающей лапы по
погрузке:
Qл Vл z n
V л - объем горной массы, транспортируемый лапой за
один ход качания, м3;
z - число нагребающих лап;
n - частота качания лап, с-1
Погрузочные нагребающие лапы
Объем породы, м3, транспортируемый лапой за
один ход качания
V л 0 ,5 B з d т hгр
B з - ширина передней кромки плиты стола грузчика, м;
d m - расстояние между траекториями движения лап,
hг р
которое ориентировочно равно диаметру ведущих
дисков, м;
- средняя высота слоя нагребаемой породы, которая
принимается равной (1,0...2,0) высоты нагребающей
лапы, м;
Погрузочные нагребающие лапы
Работа (Дж), совершаемая лапой за одно качание,
определяется суммированием работ на отрыв породы от штабеля,
перемещения её по плите стола грузчика и подъёма на высоту разгрузки
на передаточный конвейер
Aл W р k ш G hп f п
W - сопротивление отрыву породы от штабеля, Н;
р - путь, проходимый лапой при отделении породы от
штабеля, м;
k ш = 2 - коэффициент заштыбовки;
G - вес породы, перемещаемый лапой, Н;
h п - высота погрузки на передаточный конвейер, м;
f - коэффициент трения породы по плите грузчика;
- путь, проходимый породой по плите грузчика, м.
п
Погрузочные нагребающие лапы
Сопротивление отрыву породы от штабеля, Н
W в kв
- длина внедряющейся в штабель кромки
лапы,
м;
в
k-вудельное сопротивление внедрения лапы, Н/м.
Погрузочные нагребающие лапы
Вес породы, перемещаемый лапой, Н:
G Vл g
g
- насыпная плотность породы, т/м3;
- ускорение свободного падения, м/с2.
Погрузочные нагребающие лапы
Мощность привода лапы, кВт
Nл
Aл n
- КПД привода лапы
Slide 48
Доцент Кухарь В.Ю.
кафедра горных машин и
инжиниринга, ГВУЗ "НГУ"
Курс
Технология и оборудование
горного производства
Лекция 10
ОРГАНЫ ПОГРУЗКИ ГОРНЫХ КОМБАЙНОВ
Механизированная погрузка отбитой горной
массы производится при выемке пологих и
наклонных (до 35) пластов и проходке
горизонтальных и наклонных выработок.
При выемке крутых пластов и проходке
восстающих выработок транспортирование
отбитой горной массы от органа разрушения
производится самотеком под действием сил
гравитации.
Механическая погрузка отбитой горной массы
представляет собой две технологические
операции:
- зачерпывание разрушенной горной массы
- транспортирование ее к месту погрузки
(на лавовый или штрековый конвейер,
вагонетки или другие транспортные средства).
У современных очистных комбайнов
операции зачерпывания и транспортировки
совмещены и реализованы в конструкции
самого органа разрушения.
Такое совмещение функций в одном органе
упрощает конструкцию, уменьшает габариты
очистного комбайна и обеспечивает его работу
при минимальном обнажении кровли.
У проходческих комбайнов совмещение
операций зачерпывания и транспортировки
практически невозможно.
Зачерпывающая часть у этих комбайнов
осуществляет захват отбитой породы из
штабеля и производит погрузку ее на
передаточный конвейер (скребковый или
ленточный), который располагается вдоль
продольной оси комбайна, является второй
частью погрузочного органа и транспортирует
породу до перегружателя, штрекового
конвейера или вагонетки.
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- обеспечивать максимальную производительность
комбайна в конкретных условиях эксплуатации, то
есть должно обеспечиваться условие
Q гр Q к
Q гр Q к
Q гр (2...3)Q
когда поток поступающей на погрузку
отбитой породы постоянен
(буровые проходческие комбайны)
к
когда возможно внезапное
увеличение объема погружаемой
породы
(стреловые проходческие комбайны)
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- производить погрузку отбитой горной массы без
большого просыпания по всему фронту работы
органа разрушения с эффективной зачисткой почвы;
- не переизмельчать транспортируемую породу;
- обеспечивать дополнительное разрушение
нетранспортабельных кусков;
- иметь минимальную энергоемкость процесса
погрузки;
Требования, предъявляемые к органам погрузки
-не вызывать повышенного пылеобразования;
- обеспечивать возможность самозарубки очистного
комбайна в пласт;
- быть простым по устройству, легким и удобным в
монтаже и демонтаже;
- иметь минимальные габаритные размеры и массу
при высокой эксплуатационной надежности
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по характеру взаимодействия с погружаемой горной
массой
статические, не имеющие
специального привода
активные, имеющие
специальный привод и
конструктивные элементы
для дробления негабаритных
кусков породы и
перемещения разрушенной
горной массы
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с вертикально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с горизонтально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
шнековые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
барабанные
с вертикальной осью вращения
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
лемехо-отвальные
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
ковшовые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
загребающие
лапы
загребающие
звезды
Скребковые органы погрузки
Ранее широко использовались на
широкозахватных очистных комбайнах и первых
серийных отечественных стреловых
проходческих комбайнах
Широкозахватный очистной комбайн
«Донбасс»
Стреловой проходческий комбайн
ПК3М
Скребковые органы погрузки
В настоящее время скребковые органы погрузки
применяются на проходческих комбайнах
Машина поддирочно-погрузочная
МПР
Стреловой проходческий комбайн
КПЛ
Скребковые органы погрузки
Недостатки:
- значительное переизмельчение угля и
пылеобразование;
- низкий механический КПД и интенсивный износ
элементов направляющих ручьев бара и самой
цепи;
- значительные габаритные размеры и масса;
ограниченные возможности по погрузке
крупнокусковой крепкой породы
Шнековые органы погрузки
Совмещают в себе одновременно функцию
разрушения пласта и погрузки разрушенной
массы на забойный конвейер
Узкозахватный очистной комбайн
К-500
Проходческо-очистной комбайн
Урал-10А
Шнековые органы погрузки
Достоинства:
достаточно простая конструкция;
относительно высокий механический КПД;
повышенная прочность и долговечность
Шнековые органы погрузки
Производительность (м3/с) шнекового органа
разрушения по погрузке:
'
n 2
ш
2
D ш d ш S
Qш
N з и
4
cos ш
n - частота вращения шнека, с-1;
наружный диаметр шнека, м;
d ш - диаметр ступицы шнека, м;
'
S - шаг спирали шнека, м;
ш - толщина лопасти шнека, м;
ш - угол подъема лопасти шнека;
N з - число заходов шнека;
и - коэффициент использования сечения шнека на
выходе.
Dш -
Шнековые органы погрузки
Частота вращения шнекового органа разрушения по
условию отсутствия заштыбовки должна быть
больше критической его частоты вращения, с-1:
n кр
4 В з V пр Н р k 1 Н 0
2
Dш
2
dш
'
ш
S
N з
cos ш
и
В з - ширина захвата органа разрушения, м;
V пр
Нр
k1
- расчетная скорость подачи комбайна, м/с;
- расчетная мощность пласта, м;
- коэффициент, учитывающий часть угля,
подлежащего погрузке
Шнековые органы погрузки
Производительность шнека по погрузке
увеличивается в 1,5 - 2,0 раза с применением
зачистных щитков, которые удерживают отбитый
уголь в зоне шнека.
Шнековые органы погрузки
Сила сопротивления погрузке породы для
шнекового органа разрушения, Н
при работе без подпорного щитка Fпогр 100 h об
при работе с подпорным щитком Fпогр 350 hоб
подача за один оборот шнека
h об
100 V пр
n
Шнековые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку шнеком,
определяется из выражения, кВт
Pпогр
F погр D и n
60 1000
Лемехо-отвальные органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
повышенная прочность и долговечность;
не измельчают отбитый уголь;
не поднимают пыли
Недостатки:
значительные тяговые усилия для
перемещения вдоль забоя
Лемехо-отвальные органы погрузки
В настоящее время лемехо-отвальные
погрузочные органы применяются только в
стругах.
Это позволяет совмещать в одной конструкции
функции отделения угля от массива и его
погрузки на забойный конвейер
Лемехо-отвальные органы погрузки
Производительность (т/с) лемехо-отвального органа
по погрузке:
Q гр H р h V с
H р - расчетная мощность пласта, м;
h - толщина снимаемой стругом стружки, м;
V с - скорость перемещения струга вдоль лавы, м/с;
- плотность угля, т/м3.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Результирующая сила погрузки угля стругом, Н
Fп F1 F2 F3 F4 F5
F1 - сила внедрения погрузочной поверхности струга в
F2
F3
F4
F5
штабель угля, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга до уровня высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга выше высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля на конвейер, Н;
- сила сопротивления внутреннему трению в
штабеле угля перед стругом, Н.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку лемехом
струга, кВт
Pпогр
Vп
Fп V п
60 1000
- скорость перемещения струга, м/мин;
Ковшовые органы погрузки
Применяются на буровых проходческих комбайнах с
роторными или планетарными органами
разрушения
Проходческий комплекс Союз – 19
Комбайн проходческий ПК-8МА
Ковшовые органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
высокая надежность и долговечность,
повышенный механический КПД,
отсутствие своего отдельного привода
Недостатки:
существенное снижение производительности
при погрузке влажной горной массы (склонной к
налипанию);
частота вращения ковшей ограничена
возможностью их разгрузки в верхнем
положении
Ковшовые органы погрузки
Производительность (м3/с) ковшового органа по
погрузке:
Q гр V к i n
V к - емкость ковша, м3;
i - число ковшей;
n - частота вращения ковшей, мин-1;
=0,1-0,15 - коэффициент заполнения ковшей
Ковшовые органы погрузки
Критическая частота вращения ротора с учетом сил
трения породы о стенки ковша, мин-1
n кр
30
g 1 f
R
g - ускорение свободного падения, м/с2;
R - радиус луча, на котором крепится ковш, м;
f = 0,3-0,4 - коэффициент трения породы о стенки ковша
Ковшовые органы погрузки
Окружное усилие на ковше при зачерпывании
горной массы из штабеля, Н
P
k V к
k -удельное сопротивление породы зачерпыванию
(0,1...0,2 МПа);
- длина пути зачерпывания, м;
V к - ёмкость ковша, м3
Ковшовые органы погрузки
Мощность, расходуемая на зачерпывание горной
массы, кВт
Nз
P in
60000
Ковшовые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на подъем горной массы
породы на высоту разгрузки
(диаметр проходимой выработки), кВт
Np
Vк i n g D
60000
- насыпная плотность породы в ковше, т/м3;
g
- ускорение свободного падения, м/с2;
D - диаметр проходимой выработки, м
Ковшовые органы погрузки
Суммарная мощность привода ковшового грузчика,
кВт
N кг N з N п
V к i n k g D
60000
Погрузочные нагребающие лапы
Применяются на стреловых проходческих
комбайнах и буропогрузочных и погрузочных
машинах
Машина буропогрузочная БПР
Погрузочные нагребающие лапы
Достоинства:
обеспечивают хорошую погрузку крупнокусковой
скальной горной породы;
обеспечивают достаточно высокую
производительность;
имеют относительно простую конструкцию;
имеют удовлетворительную надежность
Погрузочные нагребающие лапы
Технологический цикл погрузки нагребающими
лапами состоит из следующих операций:
- внедрение лапы в штабель породы;
- зачерпывание породы;
- перемещение породы по наклонной плите грузчика
до передаточного конвейера;
- холостое движение лапы
Погрузочные нагребающие лапы
Производительность (м3/с) нагребающей лапы по
погрузке:
Qл Vл z n
V л - объем горной массы, транспортируемый лапой за
один ход качания, м3;
z - число нагребающих лап;
n - частота качания лап, с-1
Погрузочные нагребающие лапы
Объем породы, м3, транспортируемый лапой за
один ход качания
V л 0 ,5 B з d т hгр
B з - ширина передней кромки плиты стола грузчика, м;
d m - расстояние между траекториями движения лап,
hг р
которое ориентировочно равно диаметру ведущих
дисков, м;
- средняя высота слоя нагребаемой породы, которая
принимается равной (1,0...2,0) высоты нагребающей
лапы, м;
Погрузочные нагребающие лапы
Работа (Дж), совершаемая лапой за одно качание,
определяется суммированием работ на отрыв породы от штабеля,
перемещения её по плите стола грузчика и подъёма на высоту разгрузки
на передаточный конвейер
Aл W р k ш G hп f п
W - сопротивление отрыву породы от штабеля, Н;
р - путь, проходимый лапой при отделении породы от
штабеля, м;
k ш = 2 - коэффициент заштыбовки;
G - вес породы, перемещаемый лапой, Н;
h п - высота погрузки на передаточный конвейер, м;
f - коэффициент трения породы по плите грузчика;
- путь, проходимый породой по плите грузчика, м.
п
Погрузочные нагребающие лапы
Сопротивление отрыву породы от штабеля, Н
W в kв
- длина внедряющейся в штабель кромки
лапы,
м;
в
k-вудельное сопротивление внедрения лапы, Н/м.
Погрузочные нагребающие лапы
Вес породы, перемещаемый лапой, Н:
G Vл g
g
- насыпная плотность породы, т/м3;
- ускорение свободного падения, м/с2.
Погрузочные нагребающие лапы
Мощность привода лапы, кВт
Nл
Aл n
- КПД привода лапы
Доцент Кухарь В.Ю.
кафедра горных машин и
инжиниринга, ГВУЗ "НГУ"
Курс
Технология и оборудование
горного производства
Лекция 10
ОРГАНЫ ПОГРУЗКИ ГОРНЫХ КОМБАЙНОВ
Механизированная погрузка отбитой горной
массы производится при выемке пологих и
наклонных (до 35) пластов и проходке
горизонтальных и наклонных выработок.
При выемке крутых пластов и проходке
восстающих выработок транспортирование
отбитой горной массы от органа разрушения
производится самотеком под действием сил
гравитации.
Механическая погрузка отбитой горной массы
представляет собой две технологические
операции:
- зачерпывание разрушенной горной массы
- транспортирование ее к месту погрузки
(на лавовый или штрековый конвейер,
вагонетки или другие транспортные средства).
У современных очистных комбайнов
операции зачерпывания и транспортировки
совмещены и реализованы в конструкции
самого органа разрушения.
Такое совмещение функций в одном органе
упрощает конструкцию, уменьшает габариты
очистного комбайна и обеспечивает его работу
при минимальном обнажении кровли.
У проходческих комбайнов совмещение
операций зачерпывания и транспортировки
практически невозможно.
Зачерпывающая часть у этих комбайнов
осуществляет захват отбитой породы из
штабеля и производит погрузку ее на
передаточный конвейер (скребковый или
ленточный), который располагается вдоль
продольной оси комбайна, является второй
частью погрузочного органа и транспортирует
породу до перегружателя, штрекового
конвейера или вагонетки.
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- обеспечивать максимальную производительность
комбайна в конкретных условиях эксплуатации, то
есть должно обеспечиваться условие
Q гр Q к
Q гр Q к
Q гр (2...3)Q
когда поток поступающей на погрузку
отбитой породы постоянен
(буровые проходческие комбайны)
к
когда возможно внезапное
увеличение объема погружаемой
породы
(стреловые проходческие комбайны)
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- производить погрузку отбитой горной массы без
большого просыпания по всему фронту работы
органа разрушения с эффективной зачисткой почвы;
- не переизмельчать транспортируемую породу;
- обеспечивать дополнительное разрушение
нетранспортабельных кусков;
- иметь минимальную энергоемкость процесса
погрузки;
Требования, предъявляемые к органам погрузки
-не вызывать повышенного пылеобразования;
- обеспечивать возможность самозарубки очистного
комбайна в пласт;
- быть простым по устройству, легким и удобным в
монтаже и демонтаже;
- иметь минимальные габаритные размеры и массу
при высокой эксплуатационной надежности
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по характеру взаимодействия с погружаемой горной
массой
статические, не имеющие
специального привода
активные, имеющие
специальный привод и
конструктивные элементы
для дробления негабаритных
кусков породы и
перемещения разрушенной
горной массы
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с вертикально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с горизонтально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
шнековые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
барабанные
с вертикальной осью вращения
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
лемехо-отвальные
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
ковшовые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
загребающие
лапы
загребающие
звезды
Скребковые органы погрузки
Ранее широко использовались на
широкозахватных очистных комбайнах и первых
серийных отечественных стреловых
проходческих комбайнах
Широкозахватный очистной комбайн
«Донбасс»
Стреловой проходческий комбайн
ПК3М
Скребковые органы погрузки
В настоящее время скребковые органы погрузки
применяются на проходческих комбайнах
Машина поддирочно-погрузочная
МПР
Стреловой проходческий комбайн
КПЛ
Скребковые органы погрузки
Недостатки:
- значительное переизмельчение угля и
пылеобразование;
- низкий механический КПД и интенсивный износ
элементов направляющих ручьев бара и самой
цепи;
- значительные габаритные размеры и масса;
ограниченные возможности по погрузке
крупнокусковой крепкой породы
Шнековые органы погрузки
Совмещают в себе одновременно функцию
разрушения пласта и погрузки разрушенной
массы на забойный конвейер
Узкозахватный очистной комбайн
К-500
Проходческо-очистной комбайн
Урал-10А
Шнековые органы погрузки
Достоинства:
достаточно простая конструкция;
относительно высокий механический КПД;
повышенная прочность и долговечность
Шнековые органы погрузки
Производительность (м3/с) шнекового органа
разрушения по погрузке:
'
n 2
ш
2
D ш d ш S
Qш
N з и
4
cos ш
n - частота вращения шнека, с-1;
наружный диаметр шнека, м;
d ш - диаметр ступицы шнека, м;
'
S - шаг спирали шнека, м;
ш - толщина лопасти шнека, м;
ш - угол подъема лопасти шнека;
N з - число заходов шнека;
и - коэффициент использования сечения шнека на
выходе.
Dш -
Шнековые органы погрузки
Частота вращения шнекового органа разрушения по
условию отсутствия заштыбовки должна быть
больше критической его частоты вращения, с-1:
n кр
4 В з V пр Н р k 1 Н 0
2
Dш
2
dш
'
ш
S
N з
cos ш
и
В з - ширина захвата органа разрушения, м;
V пр
Нр
k1
- расчетная скорость подачи комбайна, м/с;
- расчетная мощность пласта, м;
- коэффициент, учитывающий часть угля,
подлежащего погрузке
Шнековые органы погрузки
Производительность шнека по погрузке
увеличивается в 1,5 - 2,0 раза с применением
зачистных щитков, которые удерживают отбитый
уголь в зоне шнека.
Шнековые органы погрузки
Сила сопротивления погрузке породы для
шнекового органа разрушения, Н
при работе без подпорного щитка Fпогр 100 h об
при работе с подпорным щитком Fпогр 350 hоб
подача за один оборот шнека
h об
100 V пр
n
Шнековые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку шнеком,
определяется из выражения, кВт
Pпогр
F погр D и n
60 1000
Лемехо-отвальные органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
повышенная прочность и долговечность;
не измельчают отбитый уголь;
не поднимают пыли
Недостатки:
значительные тяговые усилия для
перемещения вдоль забоя
Лемехо-отвальные органы погрузки
В настоящее время лемехо-отвальные
погрузочные органы применяются только в
стругах.
Это позволяет совмещать в одной конструкции
функции отделения угля от массива и его
погрузки на забойный конвейер
Лемехо-отвальные органы погрузки
Производительность (т/с) лемехо-отвального органа
по погрузке:
Q гр H р h V с
H р - расчетная мощность пласта, м;
h - толщина снимаемой стругом стружки, м;
V с - скорость перемещения струга вдоль лавы, м/с;
- плотность угля, т/м3.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Результирующая сила погрузки угля стругом, Н
Fп F1 F2 F3 F4 F5
F1 - сила внедрения погрузочной поверхности струга в
F2
F3
F4
F5
штабель угля, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга до уровня высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга выше высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля на конвейер, Н;
- сила сопротивления внутреннему трению в
штабеле угля перед стругом, Н.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку лемехом
струга, кВт
Pпогр
Vп
Fп V п
60 1000
- скорость перемещения струга, м/мин;
Ковшовые органы погрузки
Применяются на буровых проходческих комбайнах с
роторными или планетарными органами
разрушения
Проходческий комплекс Союз – 19
Комбайн проходческий ПК-8МА
Ковшовые органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
высокая надежность и долговечность,
повышенный механический КПД,
отсутствие своего отдельного привода
Недостатки:
существенное снижение производительности
при погрузке влажной горной массы (склонной к
налипанию);
частота вращения ковшей ограничена
возможностью их разгрузки в верхнем
положении
Ковшовые органы погрузки
Производительность (м3/с) ковшового органа по
погрузке:
Q гр V к i n
V к - емкость ковша, м3;
i - число ковшей;
n - частота вращения ковшей, мин-1;
=0,1-0,15 - коэффициент заполнения ковшей
Ковшовые органы погрузки
Критическая частота вращения ротора с учетом сил
трения породы о стенки ковша, мин-1
n кр
30
g 1 f
R
g - ускорение свободного падения, м/с2;
R - радиус луча, на котором крепится ковш, м;
f = 0,3-0,4 - коэффициент трения породы о стенки ковша
Ковшовые органы погрузки
Окружное усилие на ковше при зачерпывании
горной массы из штабеля, Н
P
k V к
k -удельное сопротивление породы зачерпыванию
(0,1...0,2 МПа);
- длина пути зачерпывания, м;
V к - ёмкость ковша, м3
Ковшовые органы погрузки
Мощность, расходуемая на зачерпывание горной
массы, кВт
Nз
P in
60000
Ковшовые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на подъем горной массы
породы на высоту разгрузки
(диаметр проходимой выработки), кВт
Np
Vк i n g D
60000
- насыпная плотность породы в ковше, т/м3;
g
- ускорение свободного падения, м/с2;
D - диаметр проходимой выработки, м
Ковшовые органы погрузки
Суммарная мощность привода ковшового грузчика,
кВт
N кг N з N п
V к i n k g D
60000
Погрузочные нагребающие лапы
Применяются на стреловых проходческих
комбайнах и буропогрузочных и погрузочных
машинах
Машина буропогрузочная БПР
Погрузочные нагребающие лапы
Достоинства:
обеспечивают хорошую погрузку крупнокусковой
скальной горной породы;
обеспечивают достаточно высокую
производительность;
имеют относительно простую конструкцию;
имеют удовлетворительную надежность
Погрузочные нагребающие лапы
Технологический цикл погрузки нагребающими
лапами состоит из следующих операций:
- внедрение лапы в штабель породы;
- зачерпывание породы;
- перемещение породы по наклонной плите грузчика
до передаточного конвейера;
- холостое движение лапы
Погрузочные нагребающие лапы
Производительность (м3/с) нагребающей лапы по
погрузке:
Qл Vл z n
V л - объем горной массы, транспортируемый лапой за
один ход качания, м3;
z - число нагребающих лап;
n - частота качания лап, с-1
Погрузочные нагребающие лапы
Объем породы, м3, транспортируемый лапой за
один ход качания
V л 0 ,5 B з d т hгр
B з - ширина передней кромки плиты стола грузчика, м;
d m - расстояние между траекториями движения лап,
hг р
которое ориентировочно равно диаметру ведущих
дисков, м;
- средняя высота слоя нагребаемой породы, которая
принимается равной (1,0...2,0) высоты нагребающей
лапы, м;
Погрузочные нагребающие лапы
Работа (Дж), совершаемая лапой за одно качание,
определяется суммированием работ на отрыв породы от штабеля,
перемещения её по плите стола грузчика и подъёма на высоту разгрузки
на передаточный конвейер
Aл W р k ш G hп f п
W - сопротивление отрыву породы от штабеля, Н;
р - путь, проходимый лапой при отделении породы от
штабеля, м;
k ш = 2 - коэффициент заштыбовки;
G - вес породы, перемещаемый лапой, Н;
h п - высота погрузки на передаточный конвейер, м;
f - коэффициент трения породы по плите грузчика;
- путь, проходимый породой по плите грузчика, м.
п
Погрузочные нагребающие лапы
Сопротивление отрыву породы от штабеля, Н
W в kв
- длина внедряющейся в штабель кромки
лапы,
м;
в
k-вудельное сопротивление внедрения лапы, Н/м.
Погрузочные нагребающие лапы
Вес породы, перемещаемый лапой, Н:
G Vл g
g
- насыпная плотность породы, т/м3;
- ускорение свободного падения, м/с2.
Погрузочные нагребающие лапы
Мощность привода лапы, кВт
Nл
Aл n
- КПД привода лапы
Slide 2
Доцент Кухарь В.Ю.
кафедра горных машин и
инжиниринга, ГВУЗ "НГУ"
Курс
Технология и оборудование
горного производства
Лекция 10
ОРГАНЫ ПОГРУЗКИ ГОРНЫХ КОМБАЙНОВ
Механизированная погрузка отбитой горной
массы производится при выемке пологих и
наклонных (до 35) пластов и проходке
горизонтальных и наклонных выработок.
При выемке крутых пластов и проходке
восстающих выработок транспортирование
отбитой горной массы от органа разрушения
производится самотеком под действием сил
гравитации.
Механическая погрузка отбитой горной массы
представляет собой две технологические
операции:
- зачерпывание разрушенной горной массы
- транспортирование ее к месту погрузки
(на лавовый или штрековый конвейер,
вагонетки или другие транспортные средства).
У современных очистных комбайнов
операции зачерпывания и транспортировки
совмещены и реализованы в конструкции
самого органа разрушения.
Такое совмещение функций в одном органе
упрощает конструкцию, уменьшает габариты
очистного комбайна и обеспечивает его работу
при минимальном обнажении кровли.
У проходческих комбайнов совмещение
операций зачерпывания и транспортировки
практически невозможно.
Зачерпывающая часть у этих комбайнов
осуществляет захват отбитой породы из
штабеля и производит погрузку ее на
передаточный конвейер (скребковый или
ленточный), который располагается вдоль
продольной оси комбайна, является второй
частью погрузочного органа и транспортирует
породу до перегружателя, штрекового
конвейера или вагонетки.
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- обеспечивать максимальную производительность
комбайна в конкретных условиях эксплуатации, то
есть должно обеспечиваться условие
Q гр Q к
Q гр Q к
Q гр (2...3)Q
когда поток поступающей на погрузку
отбитой породы постоянен
(буровые проходческие комбайны)
к
когда возможно внезапное
увеличение объема погружаемой
породы
(стреловые проходческие комбайны)
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- производить погрузку отбитой горной массы без
большого просыпания по всему фронту работы
органа разрушения с эффективной зачисткой почвы;
- не переизмельчать транспортируемую породу;
- обеспечивать дополнительное разрушение
нетранспортабельных кусков;
- иметь минимальную энергоемкость процесса
погрузки;
Требования, предъявляемые к органам погрузки
-не вызывать повышенного пылеобразования;
- обеспечивать возможность самозарубки очистного
комбайна в пласт;
- быть простым по устройству, легким и удобным в
монтаже и демонтаже;
- иметь минимальные габаритные размеры и массу
при высокой эксплуатационной надежности
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по характеру взаимодействия с погружаемой горной
массой
статические, не имеющие
специального привода
активные, имеющие
специальный привод и
конструктивные элементы
для дробления негабаритных
кусков породы и
перемещения разрушенной
горной массы
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с вертикально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с горизонтально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
шнековые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
барабанные
с вертикальной осью вращения
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
лемехо-отвальные
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
ковшовые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
загребающие
лапы
загребающие
звезды
Скребковые органы погрузки
Ранее широко использовались на
широкозахватных очистных комбайнах и первых
серийных отечественных стреловых
проходческих комбайнах
Широкозахватный очистной комбайн
«Донбасс»
Стреловой проходческий комбайн
ПК3М
Скребковые органы погрузки
В настоящее время скребковые органы погрузки
применяются на проходческих комбайнах
Машина поддирочно-погрузочная
МПР
Стреловой проходческий комбайн
КПЛ
Скребковые органы погрузки
Недостатки:
- значительное переизмельчение угля и
пылеобразование;
- низкий механический КПД и интенсивный износ
элементов направляющих ручьев бара и самой
цепи;
- значительные габаритные размеры и масса;
ограниченные возможности по погрузке
крупнокусковой крепкой породы
Шнековые органы погрузки
Совмещают в себе одновременно функцию
разрушения пласта и погрузки разрушенной
массы на забойный конвейер
Узкозахватный очистной комбайн
К-500
Проходческо-очистной комбайн
Урал-10А
Шнековые органы погрузки
Достоинства:
достаточно простая конструкция;
относительно высокий механический КПД;
повышенная прочность и долговечность
Шнековые органы погрузки
Производительность (м3/с) шнекового органа
разрушения по погрузке:
'
n 2
ш
2
D ш d ш S
Qш
N з и
4
cos ш
n - частота вращения шнека, с-1;
наружный диаметр шнека, м;
d ш - диаметр ступицы шнека, м;
'
S - шаг спирали шнека, м;
ш - толщина лопасти шнека, м;
ш - угол подъема лопасти шнека;
N з - число заходов шнека;
и - коэффициент использования сечения шнека на
выходе.
Dш -
Шнековые органы погрузки
Частота вращения шнекового органа разрушения по
условию отсутствия заштыбовки должна быть
больше критической его частоты вращения, с-1:
n кр
4 В з V пр Н р k 1 Н 0
2
Dш
2
dш
'
ш
S
N з
cos ш
и
В з - ширина захвата органа разрушения, м;
V пр
Нр
k1
- расчетная скорость подачи комбайна, м/с;
- расчетная мощность пласта, м;
- коэффициент, учитывающий часть угля,
подлежащего погрузке
Шнековые органы погрузки
Производительность шнека по погрузке
увеличивается в 1,5 - 2,0 раза с применением
зачистных щитков, которые удерживают отбитый
уголь в зоне шнека.
Шнековые органы погрузки
Сила сопротивления погрузке породы для
шнекового органа разрушения, Н
при работе без подпорного щитка Fпогр 100 h об
при работе с подпорным щитком Fпогр 350 hоб
подача за один оборот шнека
h об
100 V пр
n
Шнековые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку шнеком,
определяется из выражения, кВт
Pпогр
F погр D и n
60 1000
Лемехо-отвальные органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
повышенная прочность и долговечность;
не измельчают отбитый уголь;
не поднимают пыли
Недостатки:
значительные тяговые усилия для
перемещения вдоль забоя
Лемехо-отвальные органы погрузки
В настоящее время лемехо-отвальные
погрузочные органы применяются только в
стругах.
Это позволяет совмещать в одной конструкции
функции отделения угля от массива и его
погрузки на забойный конвейер
Лемехо-отвальные органы погрузки
Производительность (т/с) лемехо-отвального органа
по погрузке:
Q гр H р h V с
H р - расчетная мощность пласта, м;
h - толщина снимаемой стругом стружки, м;
V с - скорость перемещения струга вдоль лавы, м/с;
- плотность угля, т/м3.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Результирующая сила погрузки угля стругом, Н
Fп F1 F2 F3 F4 F5
F1 - сила внедрения погрузочной поверхности струга в
F2
F3
F4
F5
штабель угля, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга до уровня высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга выше высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля на конвейер, Н;
- сила сопротивления внутреннему трению в
штабеле угля перед стругом, Н.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку лемехом
струга, кВт
Pпогр
Vп
Fп V п
60 1000
- скорость перемещения струга, м/мин;
Ковшовые органы погрузки
Применяются на буровых проходческих комбайнах с
роторными или планетарными органами
разрушения
Проходческий комплекс Союз – 19
Комбайн проходческий ПК-8МА
Ковшовые органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
высокая надежность и долговечность,
повышенный механический КПД,
отсутствие своего отдельного привода
Недостатки:
существенное снижение производительности
при погрузке влажной горной массы (склонной к
налипанию);
частота вращения ковшей ограничена
возможностью их разгрузки в верхнем
положении
Ковшовые органы погрузки
Производительность (м3/с) ковшового органа по
погрузке:
Q гр V к i n
V к - емкость ковша, м3;
i - число ковшей;
n - частота вращения ковшей, мин-1;
=0,1-0,15 - коэффициент заполнения ковшей
Ковшовые органы погрузки
Критическая частота вращения ротора с учетом сил
трения породы о стенки ковша, мин-1
n кр
30
g 1 f
R
g - ускорение свободного падения, м/с2;
R - радиус луча, на котором крепится ковш, м;
f = 0,3-0,4 - коэффициент трения породы о стенки ковша
Ковшовые органы погрузки
Окружное усилие на ковше при зачерпывании
горной массы из штабеля, Н
P
k V к
k -удельное сопротивление породы зачерпыванию
(0,1...0,2 МПа);
- длина пути зачерпывания, м;
V к - ёмкость ковша, м3
Ковшовые органы погрузки
Мощность, расходуемая на зачерпывание горной
массы, кВт
Nз
P in
60000
Ковшовые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на подъем горной массы
породы на высоту разгрузки
(диаметр проходимой выработки), кВт
Np
Vк i n g D
60000
- насыпная плотность породы в ковше, т/м3;
g
- ускорение свободного падения, м/с2;
D - диаметр проходимой выработки, м
Ковшовые органы погрузки
Суммарная мощность привода ковшового грузчика,
кВт
N кг N з N п
V к i n k g D
60000
Погрузочные нагребающие лапы
Применяются на стреловых проходческих
комбайнах и буропогрузочных и погрузочных
машинах
Машина буропогрузочная БПР
Погрузочные нагребающие лапы
Достоинства:
обеспечивают хорошую погрузку крупнокусковой
скальной горной породы;
обеспечивают достаточно высокую
производительность;
имеют относительно простую конструкцию;
имеют удовлетворительную надежность
Погрузочные нагребающие лапы
Технологический цикл погрузки нагребающими
лапами состоит из следующих операций:
- внедрение лапы в штабель породы;
- зачерпывание породы;
- перемещение породы по наклонной плите грузчика
до передаточного конвейера;
- холостое движение лапы
Погрузочные нагребающие лапы
Производительность (м3/с) нагребающей лапы по
погрузке:
Qл Vл z n
V л - объем горной массы, транспортируемый лапой за
один ход качания, м3;
z - число нагребающих лап;
n - частота качания лап, с-1
Погрузочные нагребающие лапы
Объем породы, м3, транспортируемый лапой за
один ход качания
V л 0 ,5 B з d т hгр
B з - ширина передней кромки плиты стола грузчика, м;
d m - расстояние между траекториями движения лап,
hг р
которое ориентировочно равно диаметру ведущих
дисков, м;
- средняя высота слоя нагребаемой породы, которая
принимается равной (1,0...2,0) высоты нагребающей
лапы, м;
Погрузочные нагребающие лапы
Работа (Дж), совершаемая лапой за одно качание,
определяется суммированием работ на отрыв породы от штабеля,
перемещения её по плите стола грузчика и подъёма на высоту разгрузки
на передаточный конвейер
Aл W р k ш G hп f п
W - сопротивление отрыву породы от штабеля, Н;
р - путь, проходимый лапой при отделении породы от
штабеля, м;
k ш = 2 - коэффициент заштыбовки;
G - вес породы, перемещаемый лапой, Н;
h п - высота погрузки на передаточный конвейер, м;
f - коэффициент трения породы по плите грузчика;
- путь, проходимый породой по плите грузчика, м.
п
Погрузочные нагребающие лапы
Сопротивление отрыву породы от штабеля, Н
W в kв
- длина внедряющейся в штабель кромки
лапы,
м;
в
k-вудельное сопротивление внедрения лапы, Н/м.
Погрузочные нагребающие лапы
Вес породы, перемещаемый лапой, Н:
G Vл g
g
- насыпная плотность породы, т/м3;
- ускорение свободного падения, м/с2.
Погрузочные нагребающие лапы
Мощность привода лапы, кВт
Nл
Aл n
- КПД привода лапы
Slide 3
Доцент Кухарь В.Ю.
кафедра горных машин и
инжиниринга, ГВУЗ "НГУ"
Курс
Технология и оборудование
горного производства
Лекция 10
ОРГАНЫ ПОГРУЗКИ ГОРНЫХ КОМБАЙНОВ
Механизированная погрузка отбитой горной
массы производится при выемке пологих и
наклонных (до 35) пластов и проходке
горизонтальных и наклонных выработок.
При выемке крутых пластов и проходке
восстающих выработок транспортирование
отбитой горной массы от органа разрушения
производится самотеком под действием сил
гравитации.
Механическая погрузка отбитой горной массы
представляет собой две технологические
операции:
- зачерпывание разрушенной горной массы
- транспортирование ее к месту погрузки
(на лавовый или штрековый конвейер,
вагонетки или другие транспортные средства).
У современных очистных комбайнов
операции зачерпывания и транспортировки
совмещены и реализованы в конструкции
самого органа разрушения.
Такое совмещение функций в одном органе
упрощает конструкцию, уменьшает габариты
очистного комбайна и обеспечивает его работу
при минимальном обнажении кровли.
У проходческих комбайнов совмещение
операций зачерпывания и транспортировки
практически невозможно.
Зачерпывающая часть у этих комбайнов
осуществляет захват отбитой породы из
штабеля и производит погрузку ее на
передаточный конвейер (скребковый или
ленточный), который располагается вдоль
продольной оси комбайна, является второй
частью погрузочного органа и транспортирует
породу до перегружателя, штрекового
конвейера или вагонетки.
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- обеспечивать максимальную производительность
комбайна в конкретных условиях эксплуатации, то
есть должно обеспечиваться условие
Q гр Q к
Q гр Q к
Q гр (2...3)Q
когда поток поступающей на погрузку
отбитой породы постоянен
(буровые проходческие комбайны)
к
когда возможно внезапное
увеличение объема погружаемой
породы
(стреловые проходческие комбайны)
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- производить погрузку отбитой горной массы без
большого просыпания по всему фронту работы
органа разрушения с эффективной зачисткой почвы;
- не переизмельчать транспортируемую породу;
- обеспечивать дополнительное разрушение
нетранспортабельных кусков;
- иметь минимальную энергоемкость процесса
погрузки;
Требования, предъявляемые к органам погрузки
-не вызывать повышенного пылеобразования;
- обеспечивать возможность самозарубки очистного
комбайна в пласт;
- быть простым по устройству, легким и удобным в
монтаже и демонтаже;
- иметь минимальные габаритные размеры и массу
при высокой эксплуатационной надежности
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по характеру взаимодействия с погружаемой горной
массой
статические, не имеющие
специального привода
активные, имеющие
специальный привод и
конструктивные элементы
для дробления негабаритных
кусков породы и
перемещения разрушенной
горной массы
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с вертикально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с горизонтально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
шнековые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
барабанные
с вертикальной осью вращения
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
лемехо-отвальные
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
ковшовые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
загребающие
лапы
загребающие
звезды
Скребковые органы погрузки
Ранее широко использовались на
широкозахватных очистных комбайнах и первых
серийных отечественных стреловых
проходческих комбайнах
Широкозахватный очистной комбайн
«Донбасс»
Стреловой проходческий комбайн
ПК3М
Скребковые органы погрузки
В настоящее время скребковые органы погрузки
применяются на проходческих комбайнах
Машина поддирочно-погрузочная
МПР
Стреловой проходческий комбайн
КПЛ
Скребковые органы погрузки
Недостатки:
- значительное переизмельчение угля и
пылеобразование;
- низкий механический КПД и интенсивный износ
элементов направляющих ручьев бара и самой
цепи;
- значительные габаритные размеры и масса;
ограниченные возможности по погрузке
крупнокусковой крепкой породы
Шнековые органы погрузки
Совмещают в себе одновременно функцию
разрушения пласта и погрузки разрушенной
массы на забойный конвейер
Узкозахватный очистной комбайн
К-500
Проходческо-очистной комбайн
Урал-10А
Шнековые органы погрузки
Достоинства:
достаточно простая конструкция;
относительно высокий механический КПД;
повышенная прочность и долговечность
Шнековые органы погрузки
Производительность (м3/с) шнекового органа
разрушения по погрузке:
'
n 2
ш
2
D ш d ш S
Qш
N з и
4
cos ш
n - частота вращения шнека, с-1;
наружный диаметр шнека, м;
d ш - диаметр ступицы шнека, м;
'
S - шаг спирали шнека, м;
ш - толщина лопасти шнека, м;
ш - угол подъема лопасти шнека;
N з - число заходов шнека;
и - коэффициент использования сечения шнека на
выходе.
Dш -
Шнековые органы погрузки
Частота вращения шнекового органа разрушения по
условию отсутствия заштыбовки должна быть
больше критической его частоты вращения, с-1:
n кр
4 В з V пр Н р k 1 Н 0
2
Dш
2
dш
'
ш
S
N з
cos ш
и
В з - ширина захвата органа разрушения, м;
V пр
Нр
k1
- расчетная скорость подачи комбайна, м/с;
- расчетная мощность пласта, м;
- коэффициент, учитывающий часть угля,
подлежащего погрузке
Шнековые органы погрузки
Производительность шнека по погрузке
увеличивается в 1,5 - 2,0 раза с применением
зачистных щитков, которые удерживают отбитый
уголь в зоне шнека.
Шнековые органы погрузки
Сила сопротивления погрузке породы для
шнекового органа разрушения, Н
при работе без подпорного щитка Fпогр 100 h об
при работе с подпорным щитком Fпогр 350 hоб
подача за один оборот шнека
h об
100 V пр
n
Шнековые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку шнеком,
определяется из выражения, кВт
Pпогр
F погр D и n
60 1000
Лемехо-отвальные органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
повышенная прочность и долговечность;
не измельчают отбитый уголь;
не поднимают пыли
Недостатки:
значительные тяговые усилия для
перемещения вдоль забоя
Лемехо-отвальные органы погрузки
В настоящее время лемехо-отвальные
погрузочные органы применяются только в
стругах.
Это позволяет совмещать в одной конструкции
функции отделения угля от массива и его
погрузки на забойный конвейер
Лемехо-отвальные органы погрузки
Производительность (т/с) лемехо-отвального органа
по погрузке:
Q гр H р h V с
H р - расчетная мощность пласта, м;
h - толщина снимаемой стругом стружки, м;
V с - скорость перемещения струга вдоль лавы, м/с;
- плотность угля, т/м3.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Результирующая сила погрузки угля стругом, Н
Fп F1 F2 F3 F4 F5
F1 - сила внедрения погрузочной поверхности струга в
F2
F3
F4
F5
штабель угля, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга до уровня высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга выше высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля на конвейер, Н;
- сила сопротивления внутреннему трению в
штабеле угля перед стругом, Н.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку лемехом
струга, кВт
Pпогр
Vп
Fп V п
60 1000
- скорость перемещения струга, м/мин;
Ковшовые органы погрузки
Применяются на буровых проходческих комбайнах с
роторными или планетарными органами
разрушения
Проходческий комплекс Союз – 19
Комбайн проходческий ПК-8МА
Ковшовые органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
высокая надежность и долговечность,
повышенный механический КПД,
отсутствие своего отдельного привода
Недостатки:
существенное снижение производительности
при погрузке влажной горной массы (склонной к
налипанию);
частота вращения ковшей ограничена
возможностью их разгрузки в верхнем
положении
Ковшовые органы погрузки
Производительность (м3/с) ковшового органа по
погрузке:
Q гр V к i n
V к - емкость ковша, м3;
i - число ковшей;
n - частота вращения ковшей, мин-1;
=0,1-0,15 - коэффициент заполнения ковшей
Ковшовые органы погрузки
Критическая частота вращения ротора с учетом сил
трения породы о стенки ковша, мин-1
n кр
30
g 1 f
R
g - ускорение свободного падения, м/с2;
R - радиус луча, на котором крепится ковш, м;
f = 0,3-0,4 - коэффициент трения породы о стенки ковша
Ковшовые органы погрузки
Окружное усилие на ковше при зачерпывании
горной массы из штабеля, Н
P
k V к
k -удельное сопротивление породы зачерпыванию
(0,1...0,2 МПа);
- длина пути зачерпывания, м;
V к - ёмкость ковша, м3
Ковшовые органы погрузки
Мощность, расходуемая на зачерпывание горной
массы, кВт
Nз
P in
60000
Ковшовые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на подъем горной массы
породы на высоту разгрузки
(диаметр проходимой выработки), кВт
Np
Vк i n g D
60000
- насыпная плотность породы в ковше, т/м3;
g
- ускорение свободного падения, м/с2;
D - диаметр проходимой выработки, м
Ковшовые органы погрузки
Суммарная мощность привода ковшового грузчика,
кВт
N кг N з N п
V к i n k g D
60000
Погрузочные нагребающие лапы
Применяются на стреловых проходческих
комбайнах и буропогрузочных и погрузочных
машинах
Машина буропогрузочная БПР
Погрузочные нагребающие лапы
Достоинства:
обеспечивают хорошую погрузку крупнокусковой
скальной горной породы;
обеспечивают достаточно высокую
производительность;
имеют относительно простую конструкцию;
имеют удовлетворительную надежность
Погрузочные нагребающие лапы
Технологический цикл погрузки нагребающими
лапами состоит из следующих операций:
- внедрение лапы в штабель породы;
- зачерпывание породы;
- перемещение породы по наклонной плите грузчика
до передаточного конвейера;
- холостое движение лапы
Погрузочные нагребающие лапы
Производительность (м3/с) нагребающей лапы по
погрузке:
Qл Vл z n
V л - объем горной массы, транспортируемый лапой за
один ход качания, м3;
z - число нагребающих лап;
n - частота качания лап, с-1
Погрузочные нагребающие лапы
Объем породы, м3, транспортируемый лапой за
один ход качания
V л 0 ,5 B з d т hгр
B з - ширина передней кромки плиты стола грузчика, м;
d m - расстояние между траекториями движения лап,
hг р
которое ориентировочно равно диаметру ведущих
дисков, м;
- средняя высота слоя нагребаемой породы, которая
принимается равной (1,0...2,0) высоты нагребающей
лапы, м;
Погрузочные нагребающие лапы
Работа (Дж), совершаемая лапой за одно качание,
определяется суммированием работ на отрыв породы от штабеля,
перемещения её по плите стола грузчика и подъёма на высоту разгрузки
на передаточный конвейер
Aл W р k ш G hп f п
W - сопротивление отрыву породы от штабеля, Н;
р - путь, проходимый лапой при отделении породы от
штабеля, м;
k ш = 2 - коэффициент заштыбовки;
G - вес породы, перемещаемый лапой, Н;
h п - высота погрузки на передаточный конвейер, м;
f - коэффициент трения породы по плите грузчика;
- путь, проходимый породой по плите грузчика, м.
п
Погрузочные нагребающие лапы
Сопротивление отрыву породы от штабеля, Н
W в kв
- длина внедряющейся в штабель кромки
лапы,
м;
в
k-вудельное сопротивление внедрения лапы, Н/м.
Погрузочные нагребающие лапы
Вес породы, перемещаемый лапой, Н:
G Vл g
g
- насыпная плотность породы, т/м3;
- ускорение свободного падения, м/с2.
Погрузочные нагребающие лапы
Мощность привода лапы, кВт
Nл
Aл n
- КПД привода лапы
Slide 4
Доцент Кухарь В.Ю.
кафедра горных машин и
инжиниринга, ГВУЗ "НГУ"
Курс
Технология и оборудование
горного производства
Лекция 10
ОРГАНЫ ПОГРУЗКИ ГОРНЫХ КОМБАЙНОВ
Механизированная погрузка отбитой горной
массы производится при выемке пологих и
наклонных (до 35) пластов и проходке
горизонтальных и наклонных выработок.
При выемке крутых пластов и проходке
восстающих выработок транспортирование
отбитой горной массы от органа разрушения
производится самотеком под действием сил
гравитации.
Механическая погрузка отбитой горной массы
представляет собой две технологические
операции:
- зачерпывание разрушенной горной массы
- транспортирование ее к месту погрузки
(на лавовый или штрековый конвейер,
вагонетки или другие транспортные средства).
У современных очистных комбайнов
операции зачерпывания и транспортировки
совмещены и реализованы в конструкции
самого органа разрушения.
Такое совмещение функций в одном органе
упрощает конструкцию, уменьшает габариты
очистного комбайна и обеспечивает его работу
при минимальном обнажении кровли.
У проходческих комбайнов совмещение
операций зачерпывания и транспортировки
практически невозможно.
Зачерпывающая часть у этих комбайнов
осуществляет захват отбитой породы из
штабеля и производит погрузку ее на
передаточный конвейер (скребковый или
ленточный), который располагается вдоль
продольной оси комбайна, является второй
частью погрузочного органа и транспортирует
породу до перегружателя, штрекового
конвейера или вагонетки.
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- обеспечивать максимальную производительность
комбайна в конкретных условиях эксплуатации, то
есть должно обеспечиваться условие
Q гр Q к
Q гр Q к
Q гр (2...3)Q
когда поток поступающей на погрузку
отбитой породы постоянен
(буровые проходческие комбайны)
к
когда возможно внезапное
увеличение объема погружаемой
породы
(стреловые проходческие комбайны)
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- производить погрузку отбитой горной массы без
большого просыпания по всему фронту работы
органа разрушения с эффективной зачисткой почвы;
- не переизмельчать транспортируемую породу;
- обеспечивать дополнительное разрушение
нетранспортабельных кусков;
- иметь минимальную энергоемкость процесса
погрузки;
Требования, предъявляемые к органам погрузки
-не вызывать повышенного пылеобразования;
- обеспечивать возможность самозарубки очистного
комбайна в пласт;
- быть простым по устройству, легким и удобным в
монтаже и демонтаже;
- иметь минимальные габаритные размеры и массу
при высокой эксплуатационной надежности
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по характеру взаимодействия с погружаемой горной
массой
статические, не имеющие
специального привода
активные, имеющие
специальный привод и
конструктивные элементы
для дробления негабаритных
кусков породы и
перемещения разрушенной
горной массы
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с вертикально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с горизонтально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
шнековые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
барабанные
с вертикальной осью вращения
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
лемехо-отвальные
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
ковшовые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
загребающие
лапы
загребающие
звезды
Скребковые органы погрузки
Ранее широко использовались на
широкозахватных очистных комбайнах и первых
серийных отечественных стреловых
проходческих комбайнах
Широкозахватный очистной комбайн
«Донбасс»
Стреловой проходческий комбайн
ПК3М
Скребковые органы погрузки
В настоящее время скребковые органы погрузки
применяются на проходческих комбайнах
Машина поддирочно-погрузочная
МПР
Стреловой проходческий комбайн
КПЛ
Скребковые органы погрузки
Недостатки:
- значительное переизмельчение угля и
пылеобразование;
- низкий механический КПД и интенсивный износ
элементов направляющих ручьев бара и самой
цепи;
- значительные габаритные размеры и масса;
ограниченные возможности по погрузке
крупнокусковой крепкой породы
Шнековые органы погрузки
Совмещают в себе одновременно функцию
разрушения пласта и погрузки разрушенной
массы на забойный конвейер
Узкозахватный очистной комбайн
К-500
Проходческо-очистной комбайн
Урал-10А
Шнековые органы погрузки
Достоинства:
достаточно простая конструкция;
относительно высокий механический КПД;
повышенная прочность и долговечность
Шнековые органы погрузки
Производительность (м3/с) шнекового органа
разрушения по погрузке:
'
n 2
ш
2
D ш d ш S
Qш
N з и
4
cos ш
n - частота вращения шнека, с-1;
наружный диаметр шнека, м;
d ш - диаметр ступицы шнека, м;
'
S - шаг спирали шнека, м;
ш - толщина лопасти шнека, м;
ш - угол подъема лопасти шнека;
N з - число заходов шнека;
и - коэффициент использования сечения шнека на
выходе.
Dш -
Шнековые органы погрузки
Частота вращения шнекового органа разрушения по
условию отсутствия заштыбовки должна быть
больше критической его частоты вращения, с-1:
n кр
4 В з V пр Н р k 1 Н 0
2
Dш
2
dш
'
ш
S
N з
cos ш
и
В з - ширина захвата органа разрушения, м;
V пр
Нр
k1
- расчетная скорость подачи комбайна, м/с;
- расчетная мощность пласта, м;
- коэффициент, учитывающий часть угля,
подлежащего погрузке
Шнековые органы погрузки
Производительность шнека по погрузке
увеличивается в 1,5 - 2,0 раза с применением
зачистных щитков, которые удерживают отбитый
уголь в зоне шнека.
Шнековые органы погрузки
Сила сопротивления погрузке породы для
шнекового органа разрушения, Н
при работе без подпорного щитка Fпогр 100 h об
при работе с подпорным щитком Fпогр 350 hоб
подача за один оборот шнека
h об
100 V пр
n
Шнековые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку шнеком,
определяется из выражения, кВт
Pпогр
F погр D и n
60 1000
Лемехо-отвальные органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
повышенная прочность и долговечность;
не измельчают отбитый уголь;
не поднимают пыли
Недостатки:
значительные тяговые усилия для
перемещения вдоль забоя
Лемехо-отвальные органы погрузки
В настоящее время лемехо-отвальные
погрузочные органы применяются только в
стругах.
Это позволяет совмещать в одной конструкции
функции отделения угля от массива и его
погрузки на забойный конвейер
Лемехо-отвальные органы погрузки
Производительность (т/с) лемехо-отвального органа
по погрузке:
Q гр H р h V с
H р - расчетная мощность пласта, м;
h - толщина снимаемой стругом стружки, м;
V с - скорость перемещения струга вдоль лавы, м/с;
- плотность угля, т/м3.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Результирующая сила погрузки угля стругом, Н
Fп F1 F2 F3 F4 F5
F1 - сила внедрения погрузочной поверхности струга в
F2
F3
F4
F5
штабель угля, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга до уровня высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга выше высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля на конвейер, Н;
- сила сопротивления внутреннему трению в
штабеле угля перед стругом, Н.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку лемехом
струга, кВт
Pпогр
Vп
Fп V п
60 1000
- скорость перемещения струга, м/мин;
Ковшовые органы погрузки
Применяются на буровых проходческих комбайнах с
роторными или планетарными органами
разрушения
Проходческий комплекс Союз – 19
Комбайн проходческий ПК-8МА
Ковшовые органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
высокая надежность и долговечность,
повышенный механический КПД,
отсутствие своего отдельного привода
Недостатки:
существенное снижение производительности
при погрузке влажной горной массы (склонной к
налипанию);
частота вращения ковшей ограничена
возможностью их разгрузки в верхнем
положении
Ковшовые органы погрузки
Производительность (м3/с) ковшового органа по
погрузке:
Q гр V к i n
V к - емкость ковша, м3;
i - число ковшей;
n - частота вращения ковшей, мин-1;
=0,1-0,15 - коэффициент заполнения ковшей
Ковшовые органы погрузки
Критическая частота вращения ротора с учетом сил
трения породы о стенки ковша, мин-1
n кр
30
g 1 f
R
g - ускорение свободного падения, м/с2;
R - радиус луча, на котором крепится ковш, м;
f = 0,3-0,4 - коэффициент трения породы о стенки ковша
Ковшовые органы погрузки
Окружное усилие на ковше при зачерпывании
горной массы из штабеля, Н
P
k V к
k -удельное сопротивление породы зачерпыванию
(0,1...0,2 МПа);
- длина пути зачерпывания, м;
V к - ёмкость ковша, м3
Ковшовые органы погрузки
Мощность, расходуемая на зачерпывание горной
массы, кВт
Nз
P in
60000
Ковшовые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на подъем горной массы
породы на высоту разгрузки
(диаметр проходимой выработки), кВт
Np
Vк i n g D
60000
- насыпная плотность породы в ковше, т/м3;
g
- ускорение свободного падения, м/с2;
D - диаметр проходимой выработки, м
Ковшовые органы погрузки
Суммарная мощность привода ковшового грузчика,
кВт
N кг N з N п
V к i n k g D
60000
Погрузочные нагребающие лапы
Применяются на стреловых проходческих
комбайнах и буропогрузочных и погрузочных
машинах
Машина буропогрузочная БПР
Погрузочные нагребающие лапы
Достоинства:
обеспечивают хорошую погрузку крупнокусковой
скальной горной породы;
обеспечивают достаточно высокую
производительность;
имеют относительно простую конструкцию;
имеют удовлетворительную надежность
Погрузочные нагребающие лапы
Технологический цикл погрузки нагребающими
лапами состоит из следующих операций:
- внедрение лапы в штабель породы;
- зачерпывание породы;
- перемещение породы по наклонной плите грузчика
до передаточного конвейера;
- холостое движение лапы
Погрузочные нагребающие лапы
Производительность (м3/с) нагребающей лапы по
погрузке:
Qл Vл z n
V л - объем горной массы, транспортируемый лапой за
один ход качания, м3;
z - число нагребающих лап;
n - частота качания лап, с-1
Погрузочные нагребающие лапы
Объем породы, м3, транспортируемый лапой за
один ход качания
V л 0 ,5 B з d т hгр
B з - ширина передней кромки плиты стола грузчика, м;
d m - расстояние между траекториями движения лап,
hг р
которое ориентировочно равно диаметру ведущих
дисков, м;
- средняя высота слоя нагребаемой породы, которая
принимается равной (1,0...2,0) высоты нагребающей
лапы, м;
Погрузочные нагребающие лапы
Работа (Дж), совершаемая лапой за одно качание,
определяется суммированием работ на отрыв породы от штабеля,
перемещения её по плите стола грузчика и подъёма на высоту разгрузки
на передаточный конвейер
Aл W р k ш G hп f п
W - сопротивление отрыву породы от штабеля, Н;
р - путь, проходимый лапой при отделении породы от
штабеля, м;
k ш = 2 - коэффициент заштыбовки;
G - вес породы, перемещаемый лапой, Н;
h п - высота погрузки на передаточный конвейер, м;
f - коэффициент трения породы по плите грузчика;
- путь, проходимый породой по плите грузчика, м.
п
Погрузочные нагребающие лапы
Сопротивление отрыву породы от штабеля, Н
W в kв
- длина внедряющейся в штабель кромки
лапы,
м;
в
k-вудельное сопротивление внедрения лапы, Н/м.
Погрузочные нагребающие лапы
Вес породы, перемещаемый лапой, Н:
G Vл g
g
- насыпная плотность породы, т/м3;
- ускорение свободного падения, м/с2.
Погрузочные нагребающие лапы
Мощность привода лапы, кВт
Nл
Aл n
- КПД привода лапы
Slide 5
Доцент Кухарь В.Ю.
кафедра горных машин и
инжиниринга, ГВУЗ "НГУ"
Курс
Технология и оборудование
горного производства
Лекция 10
ОРГАНЫ ПОГРУЗКИ ГОРНЫХ КОМБАЙНОВ
Механизированная погрузка отбитой горной
массы производится при выемке пологих и
наклонных (до 35) пластов и проходке
горизонтальных и наклонных выработок.
При выемке крутых пластов и проходке
восстающих выработок транспортирование
отбитой горной массы от органа разрушения
производится самотеком под действием сил
гравитации.
Механическая погрузка отбитой горной массы
представляет собой две технологические
операции:
- зачерпывание разрушенной горной массы
- транспортирование ее к месту погрузки
(на лавовый или штрековый конвейер,
вагонетки или другие транспортные средства).
У современных очистных комбайнов
операции зачерпывания и транспортировки
совмещены и реализованы в конструкции
самого органа разрушения.
Такое совмещение функций в одном органе
упрощает конструкцию, уменьшает габариты
очистного комбайна и обеспечивает его работу
при минимальном обнажении кровли.
У проходческих комбайнов совмещение
операций зачерпывания и транспортировки
практически невозможно.
Зачерпывающая часть у этих комбайнов
осуществляет захват отбитой породы из
штабеля и производит погрузку ее на
передаточный конвейер (скребковый или
ленточный), который располагается вдоль
продольной оси комбайна, является второй
частью погрузочного органа и транспортирует
породу до перегружателя, штрекового
конвейера или вагонетки.
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- обеспечивать максимальную производительность
комбайна в конкретных условиях эксплуатации, то
есть должно обеспечиваться условие
Q гр Q к
Q гр Q к
Q гр (2...3)Q
когда поток поступающей на погрузку
отбитой породы постоянен
(буровые проходческие комбайны)
к
когда возможно внезапное
увеличение объема погружаемой
породы
(стреловые проходческие комбайны)
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- производить погрузку отбитой горной массы без
большого просыпания по всему фронту работы
органа разрушения с эффективной зачисткой почвы;
- не переизмельчать транспортируемую породу;
- обеспечивать дополнительное разрушение
нетранспортабельных кусков;
- иметь минимальную энергоемкость процесса
погрузки;
Требования, предъявляемые к органам погрузки
-не вызывать повышенного пылеобразования;
- обеспечивать возможность самозарубки очистного
комбайна в пласт;
- быть простым по устройству, легким и удобным в
монтаже и демонтаже;
- иметь минимальные габаритные размеры и массу
при высокой эксплуатационной надежности
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по характеру взаимодействия с погружаемой горной
массой
статические, не имеющие
специального привода
активные, имеющие
специальный привод и
конструктивные элементы
для дробления негабаритных
кусков породы и
перемещения разрушенной
горной массы
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с вертикально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с горизонтально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
шнековые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
барабанные
с вертикальной осью вращения
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
лемехо-отвальные
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
ковшовые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
загребающие
лапы
загребающие
звезды
Скребковые органы погрузки
Ранее широко использовались на
широкозахватных очистных комбайнах и первых
серийных отечественных стреловых
проходческих комбайнах
Широкозахватный очистной комбайн
«Донбасс»
Стреловой проходческий комбайн
ПК3М
Скребковые органы погрузки
В настоящее время скребковые органы погрузки
применяются на проходческих комбайнах
Машина поддирочно-погрузочная
МПР
Стреловой проходческий комбайн
КПЛ
Скребковые органы погрузки
Недостатки:
- значительное переизмельчение угля и
пылеобразование;
- низкий механический КПД и интенсивный износ
элементов направляющих ручьев бара и самой
цепи;
- значительные габаритные размеры и масса;
ограниченные возможности по погрузке
крупнокусковой крепкой породы
Шнековые органы погрузки
Совмещают в себе одновременно функцию
разрушения пласта и погрузки разрушенной
массы на забойный конвейер
Узкозахватный очистной комбайн
К-500
Проходческо-очистной комбайн
Урал-10А
Шнековые органы погрузки
Достоинства:
достаточно простая конструкция;
относительно высокий механический КПД;
повышенная прочность и долговечность
Шнековые органы погрузки
Производительность (м3/с) шнекового органа
разрушения по погрузке:
'
n 2
ш
2
D ш d ш S
Qш
N з и
4
cos ш
n - частота вращения шнека, с-1;
наружный диаметр шнека, м;
d ш - диаметр ступицы шнека, м;
'
S - шаг спирали шнека, м;
ш - толщина лопасти шнека, м;
ш - угол подъема лопасти шнека;
N з - число заходов шнека;
и - коэффициент использования сечения шнека на
выходе.
Dш -
Шнековые органы погрузки
Частота вращения шнекового органа разрушения по
условию отсутствия заштыбовки должна быть
больше критической его частоты вращения, с-1:
n кр
4 В з V пр Н р k 1 Н 0
2
Dш
2
dш
'
ш
S
N з
cos ш
и
В з - ширина захвата органа разрушения, м;
V пр
Нр
k1
- расчетная скорость подачи комбайна, м/с;
- расчетная мощность пласта, м;
- коэффициент, учитывающий часть угля,
подлежащего погрузке
Шнековые органы погрузки
Производительность шнека по погрузке
увеличивается в 1,5 - 2,0 раза с применением
зачистных щитков, которые удерживают отбитый
уголь в зоне шнека.
Шнековые органы погрузки
Сила сопротивления погрузке породы для
шнекового органа разрушения, Н
при работе без подпорного щитка Fпогр 100 h об
при работе с подпорным щитком Fпогр 350 hоб
подача за один оборот шнека
h об
100 V пр
n
Шнековые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку шнеком,
определяется из выражения, кВт
Pпогр
F погр D и n
60 1000
Лемехо-отвальные органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
повышенная прочность и долговечность;
не измельчают отбитый уголь;
не поднимают пыли
Недостатки:
значительные тяговые усилия для
перемещения вдоль забоя
Лемехо-отвальные органы погрузки
В настоящее время лемехо-отвальные
погрузочные органы применяются только в
стругах.
Это позволяет совмещать в одной конструкции
функции отделения угля от массива и его
погрузки на забойный конвейер
Лемехо-отвальные органы погрузки
Производительность (т/с) лемехо-отвального органа
по погрузке:
Q гр H р h V с
H р - расчетная мощность пласта, м;
h - толщина снимаемой стругом стружки, м;
V с - скорость перемещения струга вдоль лавы, м/с;
- плотность угля, т/м3.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Результирующая сила погрузки угля стругом, Н
Fп F1 F2 F3 F4 F5
F1 - сила внедрения погрузочной поверхности струга в
F2
F3
F4
F5
штабель угля, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга до уровня высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга выше высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля на конвейер, Н;
- сила сопротивления внутреннему трению в
штабеле угля перед стругом, Н.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку лемехом
струга, кВт
Pпогр
Vп
Fп V п
60 1000
- скорость перемещения струга, м/мин;
Ковшовые органы погрузки
Применяются на буровых проходческих комбайнах с
роторными или планетарными органами
разрушения
Проходческий комплекс Союз – 19
Комбайн проходческий ПК-8МА
Ковшовые органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
высокая надежность и долговечность,
повышенный механический КПД,
отсутствие своего отдельного привода
Недостатки:
существенное снижение производительности
при погрузке влажной горной массы (склонной к
налипанию);
частота вращения ковшей ограничена
возможностью их разгрузки в верхнем
положении
Ковшовые органы погрузки
Производительность (м3/с) ковшового органа по
погрузке:
Q гр V к i n
V к - емкость ковша, м3;
i - число ковшей;
n - частота вращения ковшей, мин-1;
=0,1-0,15 - коэффициент заполнения ковшей
Ковшовые органы погрузки
Критическая частота вращения ротора с учетом сил
трения породы о стенки ковша, мин-1
n кр
30
g 1 f
R
g - ускорение свободного падения, м/с2;
R - радиус луча, на котором крепится ковш, м;
f = 0,3-0,4 - коэффициент трения породы о стенки ковша
Ковшовые органы погрузки
Окружное усилие на ковше при зачерпывании
горной массы из штабеля, Н
P
k V к
k -удельное сопротивление породы зачерпыванию
(0,1...0,2 МПа);
- длина пути зачерпывания, м;
V к - ёмкость ковша, м3
Ковшовые органы погрузки
Мощность, расходуемая на зачерпывание горной
массы, кВт
Nз
P in
60000
Ковшовые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на подъем горной массы
породы на высоту разгрузки
(диаметр проходимой выработки), кВт
Np
Vк i n g D
60000
- насыпная плотность породы в ковше, т/м3;
g
- ускорение свободного падения, м/с2;
D - диаметр проходимой выработки, м
Ковшовые органы погрузки
Суммарная мощность привода ковшового грузчика,
кВт
N кг N з N п
V к i n k g D
60000
Погрузочные нагребающие лапы
Применяются на стреловых проходческих
комбайнах и буропогрузочных и погрузочных
машинах
Машина буропогрузочная БПР
Погрузочные нагребающие лапы
Достоинства:
обеспечивают хорошую погрузку крупнокусковой
скальной горной породы;
обеспечивают достаточно высокую
производительность;
имеют относительно простую конструкцию;
имеют удовлетворительную надежность
Погрузочные нагребающие лапы
Технологический цикл погрузки нагребающими
лапами состоит из следующих операций:
- внедрение лапы в штабель породы;
- зачерпывание породы;
- перемещение породы по наклонной плите грузчика
до передаточного конвейера;
- холостое движение лапы
Погрузочные нагребающие лапы
Производительность (м3/с) нагребающей лапы по
погрузке:
Qл Vл z n
V л - объем горной массы, транспортируемый лапой за
один ход качания, м3;
z - число нагребающих лап;
n - частота качания лап, с-1
Погрузочные нагребающие лапы
Объем породы, м3, транспортируемый лапой за
один ход качания
V л 0 ,5 B з d т hгр
B з - ширина передней кромки плиты стола грузчика, м;
d m - расстояние между траекториями движения лап,
hг р
которое ориентировочно равно диаметру ведущих
дисков, м;
- средняя высота слоя нагребаемой породы, которая
принимается равной (1,0...2,0) высоты нагребающей
лапы, м;
Погрузочные нагребающие лапы
Работа (Дж), совершаемая лапой за одно качание,
определяется суммированием работ на отрыв породы от штабеля,
перемещения её по плите стола грузчика и подъёма на высоту разгрузки
на передаточный конвейер
Aл W р k ш G hп f п
W - сопротивление отрыву породы от штабеля, Н;
р - путь, проходимый лапой при отделении породы от
штабеля, м;
k ш = 2 - коэффициент заштыбовки;
G - вес породы, перемещаемый лапой, Н;
h п - высота погрузки на передаточный конвейер, м;
f - коэффициент трения породы по плите грузчика;
- путь, проходимый породой по плите грузчика, м.
п
Погрузочные нагребающие лапы
Сопротивление отрыву породы от штабеля, Н
W в kв
- длина внедряющейся в штабель кромки
лапы,
м;
в
k-вудельное сопротивление внедрения лапы, Н/м.
Погрузочные нагребающие лапы
Вес породы, перемещаемый лапой, Н:
G Vл g
g
- насыпная плотность породы, т/м3;
- ускорение свободного падения, м/с2.
Погрузочные нагребающие лапы
Мощность привода лапы, кВт
Nл
Aл n
- КПД привода лапы
Slide 6
Доцент Кухарь В.Ю.
кафедра горных машин и
инжиниринга, ГВУЗ "НГУ"
Курс
Технология и оборудование
горного производства
Лекция 10
ОРГАНЫ ПОГРУЗКИ ГОРНЫХ КОМБАЙНОВ
Механизированная погрузка отбитой горной
массы производится при выемке пологих и
наклонных (до 35) пластов и проходке
горизонтальных и наклонных выработок.
При выемке крутых пластов и проходке
восстающих выработок транспортирование
отбитой горной массы от органа разрушения
производится самотеком под действием сил
гравитации.
Механическая погрузка отбитой горной массы
представляет собой две технологические
операции:
- зачерпывание разрушенной горной массы
- транспортирование ее к месту погрузки
(на лавовый или штрековый конвейер,
вагонетки или другие транспортные средства).
У современных очистных комбайнов
операции зачерпывания и транспортировки
совмещены и реализованы в конструкции
самого органа разрушения.
Такое совмещение функций в одном органе
упрощает конструкцию, уменьшает габариты
очистного комбайна и обеспечивает его работу
при минимальном обнажении кровли.
У проходческих комбайнов совмещение
операций зачерпывания и транспортировки
практически невозможно.
Зачерпывающая часть у этих комбайнов
осуществляет захват отбитой породы из
штабеля и производит погрузку ее на
передаточный конвейер (скребковый или
ленточный), который располагается вдоль
продольной оси комбайна, является второй
частью погрузочного органа и транспортирует
породу до перегружателя, штрекового
конвейера или вагонетки.
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- обеспечивать максимальную производительность
комбайна в конкретных условиях эксплуатации, то
есть должно обеспечиваться условие
Q гр Q к
Q гр Q к
Q гр (2...3)Q
когда поток поступающей на погрузку
отбитой породы постоянен
(буровые проходческие комбайны)
к
когда возможно внезапное
увеличение объема погружаемой
породы
(стреловые проходческие комбайны)
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- производить погрузку отбитой горной массы без
большого просыпания по всему фронту работы
органа разрушения с эффективной зачисткой почвы;
- не переизмельчать транспортируемую породу;
- обеспечивать дополнительное разрушение
нетранспортабельных кусков;
- иметь минимальную энергоемкость процесса
погрузки;
Требования, предъявляемые к органам погрузки
-не вызывать повышенного пылеобразования;
- обеспечивать возможность самозарубки очистного
комбайна в пласт;
- быть простым по устройству, легким и удобным в
монтаже и демонтаже;
- иметь минимальные габаритные размеры и массу
при высокой эксплуатационной надежности
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по характеру взаимодействия с погружаемой горной
массой
статические, не имеющие
специального привода
активные, имеющие
специальный привод и
конструктивные элементы
для дробления негабаритных
кусков породы и
перемещения разрушенной
горной массы
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с вертикально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с горизонтально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
шнековые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
барабанные
с вертикальной осью вращения
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
лемехо-отвальные
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
ковшовые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
загребающие
лапы
загребающие
звезды
Скребковые органы погрузки
Ранее широко использовались на
широкозахватных очистных комбайнах и первых
серийных отечественных стреловых
проходческих комбайнах
Широкозахватный очистной комбайн
«Донбасс»
Стреловой проходческий комбайн
ПК3М
Скребковые органы погрузки
В настоящее время скребковые органы погрузки
применяются на проходческих комбайнах
Машина поддирочно-погрузочная
МПР
Стреловой проходческий комбайн
КПЛ
Скребковые органы погрузки
Недостатки:
- значительное переизмельчение угля и
пылеобразование;
- низкий механический КПД и интенсивный износ
элементов направляющих ручьев бара и самой
цепи;
- значительные габаритные размеры и масса;
ограниченные возможности по погрузке
крупнокусковой крепкой породы
Шнековые органы погрузки
Совмещают в себе одновременно функцию
разрушения пласта и погрузки разрушенной
массы на забойный конвейер
Узкозахватный очистной комбайн
К-500
Проходческо-очистной комбайн
Урал-10А
Шнековые органы погрузки
Достоинства:
достаточно простая конструкция;
относительно высокий механический КПД;
повышенная прочность и долговечность
Шнековые органы погрузки
Производительность (м3/с) шнекового органа
разрушения по погрузке:
'
n 2
ш
2
D ш d ш S
Qш
N з и
4
cos ш
n - частота вращения шнека, с-1;
наружный диаметр шнека, м;
d ш - диаметр ступицы шнека, м;
'
S - шаг спирали шнека, м;
ш - толщина лопасти шнека, м;
ш - угол подъема лопасти шнека;
N з - число заходов шнека;
и - коэффициент использования сечения шнека на
выходе.
Dш -
Шнековые органы погрузки
Частота вращения шнекового органа разрушения по
условию отсутствия заштыбовки должна быть
больше критической его частоты вращения, с-1:
n кр
4 В з V пр Н р k 1 Н 0
2
Dш
2
dш
'
ш
S
N з
cos ш
и
В з - ширина захвата органа разрушения, м;
V пр
Нр
k1
- расчетная скорость подачи комбайна, м/с;
- расчетная мощность пласта, м;
- коэффициент, учитывающий часть угля,
подлежащего погрузке
Шнековые органы погрузки
Производительность шнека по погрузке
увеличивается в 1,5 - 2,0 раза с применением
зачистных щитков, которые удерживают отбитый
уголь в зоне шнека.
Шнековые органы погрузки
Сила сопротивления погрузке породы для
шнекового органа разрушения, Н
при работе без подпорного щитка Fпогр 100 h об
при работе с подпорным щитком Fпогр 350 hоб
подача за один оборот шнека
h об
100 V пр
n
Шнековые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку шнеком,
определяется из выражения, кВт
Pпогр
F погр D и n
60 1000
Лемехо-отвальные органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
повышенная прочность и долговечность;
не измельчают отбитый уголь;
не поднимают пыли
Недостатки:
значительные тяговые усилия для
перемещения вдоль забоя
Лемехо-отвальные органы погрузки
В настоящее время лемехо-отвальные
погрузочные органы применяются только в
стругах.
Это позволяет совмещать в одной конструкции
функции отделения угля от массива и его
погрузки на забойный конвейер
Лемехо-отвальные органы погрузки
Производительность (т/с) лемехо-отвального органа
по погрузке:
Q гр H р h V с
H р - расчетная мощность пласта, м;
h - толщина снимаемой стругом стружки, м;
V с - скорость перемещения струга вдоль лавы, м/с;
- плотность угля, т/м3.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Результирующая сила погрузки угля стругом, Н
Fп F1 F2 F3 F4 F5
F1 - сила внедрения погрузочной поверхности струга в
F2
F3
F4
F5
штабель угля, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга до уровня высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга выше высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля на конвейер, Н;
- сила сопротивления внутреннему трению в
штабеле угля перед стругом, Н.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку лемехом
струга, кВт
Pпогр
Vп
Fп V п
60 1000
- скорость перемещения струга, м/мин;
Ковшовые органы погрузки
Применяются на буровых проходческих комбайнах с
роторными или планетарными органами
разрушения
Проходческий комплекс Союз – 19
Комбайн проходческий ПК-8МА
Ковшовые органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
высокая надежность и долговечность,
повышенный механический КПД,
отсутствие своего отдельного привода
Недостатки:
существенное снижение производительности
при погрузке влажной горной массы (склонной к
налипанию);
частота вращения ковшей ограничена
возможностью их разгрузки в верхнем
положении
Ковшовые органы погрузки
Производительность (м3/с) ковшового органа по
погрузке:
Q гр V к i n
V к - емкость ковша, м3;
i - число ковшей;
n - частота вращения ковшей, мин-1;
=0,1-0,15 - коэффициент заполнения ковшей
Ковшовые органы погрузки
Критическая частота вращения ротора с учетом сил
трения породы о стенки ковша, мин-1
n кр
30
g 1 f
R
g - ускорение свободного падения, м/с2;
R - радиус луча, на котором крепится ковш, м;
f = 0,3-0,4 - коэффициент трения породы о стенки ковша
Ковшовые органы погрузки
Окружное усилие на ковше при зачерпывании
горной массы из штабеля, Н
P
k V к
k -удельное сопротивление породы зачерпыванию
(0,1...0,2 МПа);
- длина пути зачерпывания, м;
V к - ёмкость ковша, м3
Ковшовые органы погрузки
Мощность, расходуемая на зачерпывание горной
массы, кВт
Nз
P in
60000
Ковшовые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на подъем горной массы
породы на высоту разгрузки
(диаметр проходимой выработки), кВт
Np
Vк i n g D
60000
- насыпная плотность породы в ковше, т/м3;
g
- ускорение свободного падения, м/с2;
D - диаметр проходимой выработки, м
Ковшовые органы погрузки
Суммарная мощность привода ковшового грузчика,
кВт
N кг N з N п
V к i n k g D
60000
Погрузочные нагребающие лапы
Применяются на стреловых проходческих
комбайнах и буропогрузочных и погрузочных
машинах
Машина буропогрузочная БПР
Погрузочные нагребающие лапы
Достоинства:
обеспечивают хорошую погрузку крупнокусковой
скальной горной породы;
обеспечивают достаточно высокую
производительность;
имеют относительно простую конструкцию;
имеют удовлетворительную надежность
Погрузочные нагребающие лапы
Технологический цикл погрузки нагребающими
лапами состоит из следующих операций:
- внедрение лапы в штабель породы;
- зачерпывание породы;
- перемещение породы по наклонной плите грузчика
до передаточного конвейера;
- холостое движение лапы
Погрузочные нагребающие лапы
Производительность (м3/с) нагребающей лапы по
погрузке:
Qл Vл z n
V л - объем горной массы, транспортируемый лапой за
один ход качания, м3;
z - число нагребающих лап;
n - частота качания лап, с-1
Погрузочные нагребающие лапы
Объем породы, м3, транспортируемый лапой за
один ход качания
V л 0 ,5 B з d т hгр
B з - ширина передней кромки плиты стола грузчика, м;
d m - расстояние между траекториями движения лап,
hг р
которое ориентировочно равно диаметру ведущих
дисков, м;
- средняя высота слоя нагребаемой породы, которая
принимается равной (1,0...2,0) высоты нагребающей
лапы, м;
Погрузочные нагребающие лапы
Работа (Дж), совершаемая лапой за одно качание,
определяется суммированием работ на отрыв породы от штабеля,
перемещения её по плите стола грузчика и подъёма на высоту разгрузки
на передаточный конвейер
Aл W р k ш G hп f п
W - сопротивление отрыву породы от штабеля, Н;
р - путь, проходимый лапой при отделении породы от
штабеля, м;
k ш = 2 - коэффициент заштыбовки;
G - вес породы, перемещаемый лапой, Н;
h п - высота погрузки на передаточный конвейер, м;
f - коэффициент трения породы по плите грузчика;
- путь, проходимый породой по плите грузчика, м.
п
Погрузочные нагребающие лапы
Сопротивление отрыву породы от штабеля, Н
W в kв
- длина внедряющейся в штабель кромки
лапы,
м;
в
k-вудельное сопротивление внедрения лапы, Н/м.
Погрузочные нагребающие лапы
Вес породы, перемещаемый лапой, Н:
G Vл g
g
- насыпная плотность породы, т/м3;
- ускорение свободного падения, м/с2.
Погрузочные нагребающие лапы
Мощность привода лапы, кВт
Nл
Aл n
- КПД привода лапы
Slide 7
Доцент Кухарь В.Ю.
кафедра горных машин и
инжиниринга, ГВУЗ "НГУ"
Курс
Технология и оборудование
горного производства
Лекция 10
ОРГАНЫ ПОГРУЗКИ ГОРНЫХ КОМБАЙНОВ
Механизированная погрузка отбитой горной
массы производится при выемке пологих и
наклонных (до 35) пластов и проходке
горизонтальных и наклонных выработок.
При выемке крутых пластов и проходке
восстающих выработок транспортирование
отбитой горной массы от органа разрушения
производится самотеком под действием сил
гравитации.
Механическая погрузка отбитой горной массы
представляет собой две технологические
операции:
- зачерпывание разрушенной горной массы
- транспортирование ее к месту погрузки
(на лавовый или штрековый конвейер,
вагонетки или другие транспортные средства).
У современных очистных комбайнов
операции зачерпывания и транспортировки
совмещены и реализованы в конструкции
самого органа разрушения.
Такое совмещение функций в одном органе
упрощает конструкцию, уменьшает габариты
очистного комбайна и обеспечивает его работу
при минимальном обнажении кровли.
У проходческих комбайнов совмещение
операций зачерпывания и транспортировки
практически невозможно.
Зачерпывающая часть у этих комбайнов
осуществляет захват отбитой породы из
штабеля и производит погрузку ее на
передаточный конвейер (скребковый или
ленточный), который располагается вдоль
продольной оси комбайна, является второй
частью погрузочного органа и транспортирует
породу до перегружателя, штрекового
конвейера или вагонетки.
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- обеспечивать максимальную производительность
комбайна в конкретных условиях эксплуатации, то
есть должно обеспечиваться условие
Q гр Q к
Q гр Q к
Q гр (2...3)Q
когда поток поступающей на погрузку
отбитой породы постоянен
(буровые проходческие комбайны)
к
когда возможно внезапное
увеличение объема погружаемой
породы
(стреловые проходческие комбайны)
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- производить погрузку отбитой горной массы без
большого просыпания по всему фронту работы
органа разрушения с эффективной зачисткой почвы;
- не переизмельчать транспортируемую породу;
- обеспечивать дополнительное разрушение
нетранспортабельных кусков;
- иметь минимальную энергоемкость процесса
погрузки;
Требования, предъявляемые к органам погрузки
-не вызывать повышенного пылеобразования;
- обеспечивать возможность самозарубки очистного
комбайна в пласт;
- быть простым по устройству, легким и удобным в
монтаже и демонтаже;
- иметь минимальные габаритные размеры и массу
при высокой эксплуатационной надежности
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по характеру взаимодействия с погружаемой горной
массой
статические, не имеющие
специального привода
активные, имеющие
специальный привод и
конструктивные элементы
для дробления негабаритных
кусков породы и
перемещения разрушенной
горной массы
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с вертикально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с горизонтально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
шнековые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
барабанные
с вертикальной осью вращения
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
лемехо-отвальные
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
ковшовые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
загребающие
лапы
загребающие
звезды
Скребковые органы погрузки
Ранее широко использовались на
широкозахватных очистных комбайнах и первых
серийных отечественных стреловых
проходческих комбайнах
Широкозахватный очистной комбайн
«Донбасс»
Стреловой проходческий комбайн
ПК3М
Скребковые органы погрузки
В настоящее время скребковые органы погрузки
применяются на проходческих комбайнах
Машина поддирочно-погрузочная
МПР
Стреловой проходческий комбайн
КПЛ
Скребковые органы погрузки
Недостатки:
- значительное переизмельчение угля и
пылеобразование;
- низкий механический КПД и интенсивный износ
элементов направляющих ручьев бара и самой
цепи;
- значительные габаритные размеры и масса;
ограниченные возможности по погрузке
крупнокусковой крепкой породы
Шнековые органы погрузки
Совмещают в себе одновременно функцию
разрушения пласта и погрузки разрушенной
массы на забойный конвейер
Узкозахватный очистной комбайн
К-500
Проходческо-очистной комбайн
Урал-10А
Шнековые органы погрузки
Достоинства:
достаточно простая конструкция;
относительно высокий механический КПД;
повышенная прочность и долговечность
Шнековые органы погрузки
Производительность (м3/с) шнекового органа
разрушения по погрузке:
'
n 2
ш
2
D ш d ш S
Qш
N з и
4
cos ш
n - частота вращения шнека, с-1;
наружный диаметр шнека, м;
d ш - диаметр ступицы шнека, м;
'
S - шаг спирали шнека, м;
ш - толщина лопасти шнека, м;
ш - угол подъема лопасти шнека;
N з - число заходов шнека;
и - коэффициент использования сечения шнека на
выходе.
Dш -
Шнековые органы погрузки
Частота вращения шнекового органа разрушения по
условию отсутствия заштыбовки должна быть
больше критической его частоты вращения, с-1:
n кр
4 В з V пр Н р k 1 Н 0
2
Dш
2
dш
'
ш
S
N з
cos ш
и
В з - ширина захвата органа разрушения, м;
V пр
Нр
k1
- расчетная скорость подачи комбайна, м/с;
- расчетная мощность пласта, м;
- коэффициент, учитывающий часть угля,
подлежащего погрузке
Шнековые органы погрузки
Производительность шнека по погрузке
увеличивается в 1,5 - 2,0 раза с применением
зачистных щитков, которые удерживают отбитый
уголь в зоне шнека.
Шнековые органы погрузки
Сила сопротивления погрузке породы для
шнекового органа разрушения, Н
при работе без подпорного щитка Fпогр 100 h об
при работе с подпорным щитком Fпогр 350 hоб
подача за один оборот шнека
h об
100 V пр
n
Шнековые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку шнеком,
определяется из выражения, кВт
Pпогр
F погр D и n
60 1000
Лемехо-отвальные органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
повышенная прочность и долговечность;
не измельчают отбитый уголь;
не поднимают пыли
Недостатки:
значительные тяговые усилия для
перемещения вдоль забоя
Лемехо-отвальные органы погрузки
В настоящее время лемехо-отвальные
погрузочные органы применяются только в
стругах.
Это позволяет совмещать в одной конструкции
функции отделения угля от массива и его
погрузки на забойный конвейер
Лемехо-отвальные органы погрузки
Производительность (т/с) лемехо-отвального органа
по погрузке:
Q гр H р h V с
H р - расчетная мощность пласта, м;
h - толщина снимаемой стругом стружки, м;
V с - скорость перемещения струга вдоль лавы, м/с;
- плотность угля, т/м3.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Результирующая сила погрузки угля стругом, Н
Fп F1 F2 F3 F4 F5
F1 - сила внедрения погрузочной поверхности струга в
F2
F3
F4
F5
штабель угля, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга до уровня высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга выше высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля на конвейер, Н;
- сила сопротивления внутреннему трению в
штабеле угля перед стругом, Н.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку лемехом
струга, кВт
Pпогр
Vп
Fп V п
60 1000
- скорость перемещения струга, м/мин;
Ковшовые органы погрузки
Применяются на буровых проходческих комбайнах с
роторными или планетарными органами
разрушения
Проходческий комплекс Союз – 19
Комбайн проходческий ПК-8МА
Ковшовые органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
высокая надежность и долговечность,
повышенный механический КПД,
отсутствие своего отдельного привода
Недостатки:
существенное снижение производительности
при погрузке влажной горной массы (склонной к
налипанию);
частота вращения ковшей ограничена
возможностью их разгрузки в верхнем
положении
Ковшовые органы погрузки
Производительность (м3/с) ковшового органа по
погрузке:
Q гр V к i n
V к - емкость ковша, м3;
i - число ковшей;
n - частота вращения ковшей, мин-1;
=0,1-0,15 - коэффициент заполнения ковшей
Ковшовые органы погрузки
Критическая частота вращения ротора с учетом сил
трения породы о стенки ковша, мин-1
n кр
30
g 1 f
R
g - ускорение свободного падения, м/с2;
R - радиус луча, на котором крепится ковш, м;
f = 0,3-0,4 - коэффициент трения породы о стенки ковша
Ковшовые органы погрузки
Окружное усилие на ковше при зачерпывании
горной массы из штабеля, Н
P
k V к
k -удельное сопротивление породы зачерпыванию
(0,1...0,2 МПа);
- длина пути зачерпывания, м;
V к - ёмкость ковша, м3
Ковшовые органы погрузки
Мощность, расходуемая на зачерпывание горной
массы, кВт
Nз
P in
60000
Ковшовые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на подъем горной массы
породы на высоту разгрузки
(диаметр проходимой выработки), кВт
Np
Vк i n g D
60000
- насыпная плотность породы в ковше, т/м3;
g
- ускорение свободного падения, м/с2;
D - диаметр проходимой выработки, м
Ковшовые органы погрузки
Суммарная мощность привода ковшового грузчика,
кВт
N кг N з N п
V к i n k g D
60000
Погрузочные нагребающие лапы
Применяются на стреловых проходческих
комбайнах и буропогрузочных и погрузочных
машинах
Машина буропогрузочная БПР
Погрузочные нагребающие лапы
Достоинства:
обеспечивают хорошую погрузку крупнокусковой
скальной горной породы;
обеспечивают достаточно высокую
производительность;
имеют относительно простую конструкцию;
имеют удовлетворительную надежность
Погрузочные нагребающие лапы
Технологический цикл погрузки нагребающими
лапами состоит из следующих операций:
- внедрение лапы в штабель породы;
- зачерпывание породы;
- перемещение породы по наклонной плите грузчика
до передаточного конвейера;
- холостое движение лапы
Погрузочные нагребающие лапы
Производительность (м3/с) нагребающей лапы по
погрузке:
Qл Vл z n
V л - объем горной массы, транспортируемый лапой за
один ход качания, м3;
z - число нагребающих лап;
n - частота качания лап, с-1
Погрузочные нагребающие лапы
Объем породы, м3, транспортируемый лапой за
один ход качания
V л 0 ,5 B з d т hгр
B з - ширина передней кромки плиты стола грузчика, м;
d m - расстояние между траекториями движения лап,
hг р
которое ориентировочно равно диаметру ведущих
дисков, м;
- средняя высота слоя нагребаемой породы, которая
принимается равной (1,0...2,0) высоты нагребающей
лапы, м;
Погрузочные нагребающие лапы
Работа (Дж), совершаемая лапой за одно качание,
определяется суммированием работ на отрыв породы от штабеля,
перемещения её по плите стола грузчика и подъёма на высоту разгрузки
на передаточный конвейер
Aл W р k ш G hп f п
W - сопротивление отрыву породы от штабеля, Н;
р - путь, проходимый лапой при отделении породы от
штабеля, м;
k ш = 2 - коэффициент заштыбовки;
G - вес породы, перемещаемый лапой, Н;
h п - высота погрузки на передаточный конвейер, м;
f - коэффициент трения породы по плите грузчика;
- путь, проходимый породой по плите грузчика, м.
п
Погрузочные нагребающие лапы
Сопротивление отрыву породы от штабеля, Н
W в kв
- длина внедряющейся в штабель кромки
лапы,
м;
в
k-вудельное сопротивление внедрения лапы, Н/м.
Погрузочные нагребающие лапы
Вес породы, перемещаемый лапой, Н:
G Vл g
g
- насыпная плотность породы, т/м3;
- ускорение свободного падения, м/с2.
Погрузочные нагребающие лапы
Мощность привода лапы, кВт
Nл
Aл n
- КПД привода лапы
Slide 8
Доцент Кухарь В.Ю.
кафедра горных машин и
инжиниринга, ГВУЗ "НГУ"
Курс
Технология и оборудование
горного производства
Лекция 10
ОРГАНЫ ПОГРУЗКИ ГОРНЫХ КОМБАЙНОВ
Механизированная погрузка отбитой горной
массы производится при выемке пологих и
наклонных (до 35) пластов и проходке
горизонтальных и наклонных выработок.
При выемке крутых пластов и проходке
восстающих выработок транспортирование
отбитой горной массы от органа разрушения
производится самотеком под действием сил
гравитации.
Механическая погрузка отбитой горной массы
представляет собой две технологические
операции:
- зачерпывание разрушенной горной массы
- транспортирование ее к месту погрузки
(на лавовый или штрековый конвейер,
вагонетки или другие транспортные средства).
У современных очистных комбайнов
операции зачерпывания и транспортировки
совмещены и реализованы в конструкции
самого органа разрушения.
Такое совмещение функций в одном органе
упрощает конструкцию, уменьшает габариты
очистного комбайна и обеспечивает его работу
при минимальном обнажении кровли.
У проходческих комбайнов совмещение
операций зачерпывания и транспортировки
практически невозможно.
Зачерпывающая часть у этих комбайнов
осуществляет захват отбитой породы из
штабеля и производит погрузку ее на
передаточный конвейер (скребковый или
ленточный), который располагается вдоль
продольной оси комбайна, является второй
частью погрузочного органа и транспортирует
породу до перегружателя, штрекового
конвейера или вагонетки.
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- обеспечивать максимальную производительность
комбайна в конкретных условиях эксплуатации, то
есть должно обеспечиваться условие
Q гр Q к
Q гр Q к
Q гр (2...3)Q
когда поток поступающей на погрузку
отбитой породы постоянен
(буровые проходческие комбайны)
к
когда возможно внезапное
увеличение объема погружаемой
породы
(стреловые проходческие комбайны)
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- производить погрузку отбитой горной массы без
большого просыпания по всему фронту работы
органа разрушения с эффективной зачисткой почвы;
- не переизмельчать транспортируемую породу;
- обеспечивать дополнительное разрушение
нетранспортабельных кусков;
- иметь минимальную энергоемкость процесса
погрузки;
Требования, предъявляемые к органам погрузки
-не вызывать повышенного пылеобразования;
- обеспечивать возможность самозарубки очистного
комбайна в пласт;
- быть простым по устройству, легким и удобным в
монтаже и демонтаже;
- иметь минимальные габаритные размеры и массу
при высокой эксплуатационной надежности
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по характеру взаимодействия с погружаемой горной
массой
статические, не имеющие
специального привода
активные, имеющие
специальный привод и
конструктивные элементы
для дробления негабаритных
кусков породы и
перемещения разрушенной
горной массы
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с вертикально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с горизонтально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
шнековые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
барабанные
с вертикальной осью вращения
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
лемехо-отвальные
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
ковшовые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
загребающие
лапы
загребающие
звезды
Скребковые органы погрузки
Ранее широко использовались на
широкозахватных очистных комбайнах и первых
серийных отечественных стреловых
проходческих комбайнах
Широкозахватный очистной комбайн
«Донбасс»
Стреловой проходческий комбайн
ПК3М
Скребковые органы погрузки
В настоящее время скребковые органы погрузки
применяются на проходческих комбайнах
Машина поддирочно-погрузочная
МПР
Стреловой проходческий комбайн
КПЛ
Скребковые органы погрузки
Недостатки:
- значительное переизмельчение угля и
пылеобразование;
- низкий механический КПД и интенсивный износ
элементов направляющих ручьев бара и самой
цепи;
- значительные габаритные размеры и масса;
ограниченные возможности по погрузке
крупнокусковой крепкой породы
Шнековые органы погрузки
Совмещают в себе одновременно функцию
разрушения пласта и погрузки разрушенной
массы на забойный конвейер
Узкозахватный очистной комбайн
К-500
Проходческо-очистной комбайн
Урал-10А
Шнековые органы погрузки
Достоинства:
достаточно простая конструкция;
относительно высокий механический КПД;
повышенная прочность и долговечность
Шнековые органы погрузки
Производительность (м3/с) шнекового органа
разрушения по погрузке:
'
n 2
ш
2
D ш d ш S
Qш
N з и
4
cos ш
n - частота вращения шнека, с-1;
наружный диаметр шнека, м;
d ш - диаметр ступицы шнека, м;
'
S - шаг спирали шнека, м;
ш - толщина лопасти шнека, м;
ш - угол подъема лопасти шнека;
N з - число заходов шнека;
и - коэффициент использования сечения шнека на
выходе.
Dш -
Шнековые органы погрузки
Частота вращения шнекового органа разрушения по
условию отсутствия заштыбовки должна быть
больше критической его частоты вращения, с-1:
n кр
4 В з V пр Н р k 1 Н 0
2
Dш
2
dш
'
ш
S
N з
cos ш
и
В з - ширина захвата органа разрушения, м;
V пр
Нр
k1
- расчетная скорость подачи комбайна, м/с;
- расчетная мощность пласта, м;
- коэффициент, учитывающий часть угля,
подлежащего погрузке
Шнековые органы погрузки
Производительность шнека по погрузке
увеличивается в 1,5 - 2,0 раза с применением
зачистных щитков, которые удерживают отбитый
уголь в зоне шнека.
Шнековые органы погрузки
Сила сопротивления погрузке породы для
шнекового органа разрушения, Н
при работе без подпорного щитка Fпогр 100 h об
при работе с подпорным щитком Fпогр 350 hоб
подача за один оборот шнека
h об
100 V пр
n
Шнековые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку шнеком,
определяется из выражения, кВт
Pпогр
F погр D и n
60 1000
Лемехо-отвальные органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
повышенная прочность и долговечность;
не измельчают отбитый уголь;
не поднимают пыли
Недостатки:
значительные тяговые усилия для
перемещения вдоль забоя
Лемехо-отвальные органы погрузки
В настоящее время лемехо-отвальные
погрузочные органы применяются только в
стругах.
Это позволяет совмещать в одной конструкции
функции отделения угля от массива и его
погрузки на забойный конвейер
Лемехо-отвальные органы погрузки
Производительность (т/с) лемехо-отвального органа
по погрузке:
Q гр H р h V с
H р - расчетная мощность пласта, м;
h - толщина снимаемой стругом стружки, м;
V с - скорость перемещения струга вдоль лавы, м/с;
- плотность угля, т/м3.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Результирующая сила погрузки угля стругом, Н
Fп F1 F2 F3 F4 F5
F1 - сила внедрения погрузочной поверхности струга в
F2
F3
F4
F5
штабель угля, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга до уровня высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга выше высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля на конвейер, Н;
- сила сопротивления внутреннему трению в
штабеле угля перед стругом, Н.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку лемехом
струга, кВт
Pпогр
Vп
Fп V п
60 1000
- скорость перемещения струга, м/мин;
Ковшовые органы погрузки
Применяются на буровых проходческих комбайнах с
роторными или планетарными органами
разрушения
Проходческий комплекс Союз – 19
Комбайн проходческий ПК-8МА
Ковшовые органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
высокая надежность и долговечность,
повышенный механический КПД,
отсутствие своего отдельного привода
Недостатки:
существенное снижение производительности
при погрузке влажной горной массы (склонной к
налипанию);
частота вращения ковшей ограничена
возможностью их разгрузки в верхнем
положении
Ковшовые органы погрузки
Производительность (м3/с) ковшового органа по
погрузке:
Q гр V к i n
V к - емкость ковша, м3;
i - число ковшей;
n - частота вращения ковшей, мин-1;
=0,1-0,15 - коэффициент заполнения ковшей
Ковшовые органы погрузки
Критическая частота вращения ротора с учетом сил
трения породы о стенки ковша, мин-1
n кр
30
g 1 f
R
g - ускорение свободного падения, м/с2;
R - радиус луча, на котором крепится ковш, м;
f = 0,3-0,4 - коэффициент трения породы о стенки ковша
Ковшовые органы погрузки
Окружное усилие на ковше при зачерпывании
горной массы из штабеля, Н
P
k V к
k -удельное сопротивление породы зачерпыванию
(0,1...0,2 МПа);
- длина пути зачерпывания, м;
V к - ёмкость ковша, м3
Ковшовые органы погрузки
Мощность, расходуемая на зачерпывание горной
массы, кВт
Nз
P in
60000
Ковшовые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на подъем горной массы
породы на высоту разгрузки
(диаметр проходимой выработки), кВт
Np
Vк i n g D
60000
- насыпная плотность породы в ковше, т/м3;
g
- ускорение свободного падения, м/с2;
D - диаметр проходимой выработки, м
Ковшовые органы погрузки
Суммарная мощность привода ковшового грузчика,
кВт
N кг N з N п
V к i n k g D
60000
Погрузочные нагребающие лапы
Применяются на стреловых проходческих
комбайнах и буропогрузочных и погрузочных
машинах
Машина буропогрузочная БПР
Погрузочные нагребающие лапы
Достоинства:
обеспечивают хорошую погрузку крупнокусковой
скальной горной породы;
обеспечивают достаточно высокую
производительность;
имеют относительно простую конструкцию;
имеют удовлетворительную надежность
Погрузочные нагребающие лапы
Технологический цикл погрузки нагребающими
лапами состоит из следующих операций:
- внедрение лапы в штабель породы;
- зачерпывание породы;
- перемещение породы по наклонной плите грузчика
до передаточного конвейера;
- холостое движение лапы
Погрузочные нагребающие лапы
Производительность (м3/с) нагребающей лапы по
погрузке:
Qл Vл z n
V л - объем горной массы, транспортируемый лапой за
один ход качания, м3;
z - число нагребающих лап;
n - частота качания лап, с-1
Погрузочные нагребающие лапы
Объем породы, м3, транспортируемый лапой за
один ход качания
V л 0 ,5 B з d т hгр
B з - ширина передней кромки плиты стола грузчика, м;
d m - расстояние между траекториями движения лап,
hг р
которое ориентировочно равно диаметру ведущих
дисков, м;
- средняя высота слоя нагребаемой породы, которая
принимается равной (1,0...2,0) высоты нагребающей
лапы, м;
Погрузочные нагребающие лапы
Работа (Дж), совершаемая лапой за одно качание,
определяется суммированием работ на отрыв породы от штабеля,
перемещения её по плите стола грузчика и подъёма на высоту разгрузки
на передаточный конвейер
Aл W р k ш G hп f п
W - сопротивление отрыву породы от штабеля, Н;
р - путь, проходимый лапой при отделении породы от
штабеля, м;
k ш = 2 - коэффициент заштыбовки;
G - вес породы, перемещаемый лапой, Н;
h п - высота погрузки на передаточный конвейер, м;
f - коэффициент трения породы по плите грузчика;
- путь, проходимый породой по плите грузчика, м.
п
Погрузочные нагребающие лапы
Сопротивление отрыву породы от штабеля, Н
W в kв
- длина внедряющейся в штабель кромки
лапы,
м;
в
k-вудельное сопротивление внедрения лапы, Н/м.
Погрузочные нагребающие лапы
Вес породы, перемещаемый лапой, Н:
G Vл g
g
- насыпная плотность породы, т/м3;
- ускорение свободного падения, м/с2.
Погрузочные нагребающие лапы
Мощность привода лапы, кВт
Nл
Aл n
- КПД привода лапы
Slide 9
Доцент Кухарь В.Ю.
кафедра горных машин и
инжиниринга, ГВУЗ "НГУ"
Курс
Технология и оборудование
горного производства
Лекция 10
ОРГАНЫ ПОГРУЗКИ ГОРНЫХ КОМБАЙНОВ
Механизированная погрузка отбитой горной
массы производится при выемке пологих и
наклонных (до 35) пластов и проходке
горизонтальных и наклонных выработок.
При выемке крутых пластов и проходке
восстающих выработок транспортирование
отбитой горной массы от органа разрушения
производится самотеком под действием сил
гравитации.
Механическая погрузка отбитой горной массы
представляет собой две технологические
операции:
- зачерпывание разрушенной горной массы
- транспортирование ее к месту погрузки
(на лавовый или штрековый конвейер,
вагонетки или другие транспортные средства).
У современных очистных комбайнов
операции зачерпывания и транспортировки
совмещены и реализованы в конструкции
самого органа разрушения.
Такое совмещение функций в одном органе
упрощает конструкцию, уменьшает габариты
очистного комбайна и обеспечивает его работу
при минимальном обнажении кровли.
У проходческих комбайнов совмещение
операций зачерпывания и транспортировки
практически невозможно.
Зачерпывающая часть у этих комбайнов
осуществляет захват отбитой породы из
штабеля и производит погрузку ее на
передаточный конвейер (скребковый или
ленточный), который располагается вдоль
продольной оси комбайна, является второй
частью погрузочного органа и транспортирует
породу до перегружателя, штрекового
конвейера или вагонетки.
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- обеспечивать максимальную производительность
комбайна в конкретных условиях эксплуатации, то
есть должно обеспечиваться условие
Q гр Q к
Q гр Q к
Q гр (2...3)Q
когда поток поступающей на погрузку
отбитой породы постоянен
(буровые проходческие комбайны)
к
когда возможно внезапное
увеличение объема погружаемой
породы
(стреловые проходческие комбайны)
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- производить погрузку отбитой горной массы без
большого просыпания по всему фронту работы
органа разрушения с эффективной зачисткой почвы;
- не переизмельчать транспортируемую породу;
- обеспечивать дополнительное разрушение
нетранспортабельных кусков;
- иметь минимальную энергоемкость процесса
погрузки;
Требования, предъявляемые к органам погрузки
-не вызывать повышенного пылеобразования;
- обеспечивать возможность самозарубки очистного
комбайна в пласт;
- быть простым по устройству, легким и удобным в
монтаже и демонтаже;
- иметь минимальные габаритные размеры и массу
при высокой эксплуатационной надежности
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по характеру взаимодействия с погружаемой горной
массой
статические, не имеющие
специального привода
активные, имеющие
специальный привод и
конструктивные элементы
для дробления негабаритных
кусков породы и
перемещения разрушенной
горной массы
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с вертикально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с горизонтально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
шнековые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
барабанные
с вертикальной осью вращения
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
лемехо-отвальные
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
ковшовые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
загребающие
лапы
загребающие
звезды
Скребковые органы погрузки
Ранее широко использовались на
широкозахватных очистных комбайнах и первых
серийных отечественных стреловых
проходческих комбайнах
Широкозахватный очистной комбайн
«Донбасс»
Стреловой проходческий комбайн
ПК3М
Скребковые органы погрузки
В настоящее время скребковые органы погрузки
применяются на проходческих комбайнах
Машина поддирочно-погрузочная
МПР
Стреловой проходческий комбайн
КПЛ
Скребковые органы погрузки
Недостатки:
- значительное переизмельчение угля и
пылеобразование;
- низкий механический КПД и интенсивный износ
элементов направляющих ручьев бара и самой
цепи;
- значительные габаритные размеры и масса;
ограниченные возможности по погрузке
крупнокусковой крепкой породы
Шнековые органы погрузки
Совмещают в себе одновременно функцию
разрушения пласта и погрузки разрушенной
массы на забойный конвейер
Узкозахватный очистной комбайн
К-500
Проходческо-очистной комбайн
Урал-10А
Шнековые органы погрузки
Достоинства:
достаточно простая конструкция;
относительно высокий механический КПД;
повышенная прочность и долговечность
Шнековые органы погрузки
Производительность (м3/с) шнекового органа
разрушения по погрузке:
'
n 2
ш
2
D ш d ш S
Qш
N з и
4
cos ш
n - частота вращения шнека, с-1;
наружный диаметр шнека, м;
d ш - диаметр ступицы шнека, м;
'
S - шаг спирали шнека, м;
ш - толщина лопасти шнека, м;
ш - угол подъема лопасти шнека;
N з - число заходов шнека;
и - коэффициент использования сечения шнека на
выходе.
Dш -
Шнековые органы погрузки
Частота вращения шнекового органа разрушения по
условию отсутствия заштыбовки должна быть
больше критической его частоты вращения, с-1:
n кр
4 В з V пр Н р k 1 Н 0
2
Dш
2
dш
'
ш
S
N з
cos ш
и
В з - ширина захвата органа разрушения, м;
V пр
Нр
k1
- расчетная скорость подачи комбайна, м/с;
- расчетная мощность пласта, м;
- коэффициент, учитывающий часть угля,
подлежащего погрузке
Шнековые органы погрузки
Производительность шнека по погрузке
увеличивается в 1,5 - 2,0 раза с применением
зачистных щитков, которые удерживают отбитый
уголь в зоне шнека.
Шнековые органы погрузки
Сила сопротивления погрузке породы для
шнекового органа разрушения, Н
при работе без подпорного щитка Fпогр 100 h об
при работе с подпорным щитком Fпогр 350 hоб
подача за один оборот шнека
h об
100 V пр
n
Шнековые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку шнеком,
определяется из выражения, кВт
Pпогр
F погр D и n
60 1000
Лемехо-отвальные органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
повышенная прочность и долговечность;
не измельчают отбитый уголь;
не поднимают пыли
Недостатки:
значительные тяговые усилия для
перемещения вдоль забоя
Лемехо-отвальные органы погрузки
В настоящее время лемехо-отвальные
погрузочные органы применяются только в
стругах.
Это позволяет совмещать в одной конструкции
функции отделения угля от массива и его
погрузки на забойный конвейер
Лемехо-отвальные органы погрузки
Производительность (т/с) лемехо-отвального органа
по погрузке:
Q гр H р h V с
H р - расчетная мощность пласта, м;
h - толщина снимаемой стругом стружки, м;
V с - скорость перемещения струга вдоль лавы, м/с;
- плотность угля, т/м3.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Результирующая сила погрузки угля стругом, Н
Fп F1 F2 F3 F4 F5
F1 - сила внедрения погрузочной поверхности струга в
F2
F3
F4
F5
штабель угля, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга до уровня высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга выше высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля на конвейер, Н;
- сила сопротивления внутреннему трению в
штабеле угля перед стругом, Н.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку лемехом
струга, кВт
Pпогр
Vп
Fп V п
60 1000
- скорость перемещения струга, м/мин;
Ковшовые органы погрузки
Применяются на буровых проходческих комбайнах с
роторными или планетарными органами
разрушения
Проходческий комплекс Союз – 19
Комбайн проходческий ПК-8МА
Ковшовые органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
высокая надежность и долговечность,
повышенный механический КПД,
отсутствие своего отдельного привода
Недостатки:
существенное снижение производительности
при погрузке влажной горной массы (склонной к
налипанию);
частота вращения ковшей ограничена
возможностью их разгрузки в верхнем
положении
Ковшовые органы погрузки
Производительность (м3/с) ковшового органа по
погрузке:
Q гр V к i n
V к - емкость ковша, м3;
i - число ковшей;
n - частота вращения ковшей, мин-1;
=0,1-0,15 - коэффициент заполнения ковшей
Ковшовые органы погрузки
Критическая частота вращения ротора с учетом сил
трения породы о стенки ковша, мин-1
n кр
30
g 1 f
R
g - ускорение свободного падения, м/с2;
R - радиус луча, на котором крепится ковш, м;
f = 0,3-0,4 - коэффициент трения породы о стенки ковша
Ковшовые органы погрузки
Окружное усилие на ковше при зачерпывании
горной массы из штабеля, Н
P
k V к
k -удельное сопротивление породы зачерпыванию
(0,1...0,2 МПа);
- длина пути зачерпывания, м;
V к - ёмкость ковша, м3
Ковшовые органы погрузки
Мощность, расходуемая на зачерпывание горной
массы, кВт
Nз
P in
60000
Ковшовые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на подъем горной массы
породы на высоту разгрузки
(диаметр проходимой выработки), кВт
Np
Vк i n g D
60000
- насыпная плотность породы в ковше, т/м3;
g
- ускорение свободного падения, м/с2;
D - диаметр проходимой выработки, м
Ковшовые органы погрузки
Суммарная мощность привода ковшового грузчика,
кВт
N кг N з N п
V к i n k g D
60000
Погрузочные нагребающие лапы
Применяются на стреловых проходческих
комбайнах и буропогрузочных и погрузочных
машинах
Машина буропогрузочная БПР
Погрузочные нагребающие лапы
Достоинства:
обеспечивают хорошую погрузку крупнокусковой
скальной горной породы;
обеспечивают достаточно высокую
производительность;
имеют относительно простую конструкцию;
имеют удовлетворительную надежность
Погрузочные нагребающие лапы
Технологический цикл погрузки нагребающими
лапами состоит из следующих операций:
- внедрение лапы в штабель породы;
- зачерпывание породы;
- перемещение породы по наклонной плите грузчика
до передаточного конвейера;
- холостое движение лапы
Погрузочные нагребающие лапы
Производительность (м3/с) нагребающей лапы по
погрузке:
Qл Vл z n
V л - объем горной массы, транспортируемый лапой за
один ход качания, м3;
z - число нагребающих лап;
n - частота качания лап, с-1
Погрузочные нагребающие лапы
Объем породы, м3, транспортируемый лапой за
один ход качания
V л 0 ,5 B з d т hгр
B з - ширина передней кромки плиты стола грузчика, м;
d m - расстояние между траекториями движения лап,
hг р
которое ориентировочно равно диаметру ведущих
дисков, м;
- средняя высота слоя нагребаемой породы, которая
принимается равной (1,0...2,0) высоты нагребающей
лапы, м;
Погрузочные нагребающие лапы
Работа (Дж), совершаемая лапой за одно качание,
определяется суммированием работ на отрыв породы от штабеля,
перемещения её по плите стола грузчика и подъёма на высоту разгрузки
на передаточный конвейер
Aл W р k ш G hп f п
W - сопротивление отрыву породы от штабеля, Н;
р - путь, проходимый лапой при отделении породы от
штабеля, м;
k ш = 2 - коэффициент заштыбовки;
G - вес породы, перемещаемый лапой, Н;
h п - высота погрузки на передаточный конвейер, м;
f - коэффициент трения породы по плите грузчика;
- путь, проходимый породой по плите грузчика, м.
п
Погрузочные нагребающие лапы
Сопротивление отрыву породы от штабеля, Н
W в kв
- длина внедряющейся в штабель кромки
лапы,
м;
в
k-вудельное сопротивление внедрения лапы, Н/м.
Погрузочные нагребающие лапы
Вес породы, перемещаемый лапой, Н:
G Vл g
g
- насыпная плотность породы, т/м3;
- ускорение свободного падения, м/с2.
Погрузочные нагребающие лапы
Мощность привода лапы, кВт
Nл
Aл n
- КПД привода лапы
Slide 10
Доцент Кухарь В.Ю.
кафедра горных машин и
инжиниринга, ГВУЗ "НГУ"
Курс
Технология и оборудование
горного производства
Лекция 10
ОРГАНЫ ПОГРУЗКИ ГОРНЫХ КОМБАЙНОВ
Механизированная погрузка отбитой горной
массы производится при выемке пологих и
наклонных (до 35) пластов и проходке
горизонтальных и наклонных выработок.
При выемке крутых пластов и проходке
восстающих выработок транспортирование
отбитой горной массы от органа разрушения
производится самотеком под действием сил
гравитации.
Механическая погрузка отбитой горной массы
представляет собой две технологические
операции:
- зачерпывание разрушенной горной массы
- транспортирование ее к месту погрузки
(на лавовый или штрековый конвейер,
вагонетки или другие транспортные средства).
У современных очистных комбайнов
операции зачерпывания и транспортировки
совмещены и реализованы в конструкции
самого органа разрушения.
Такое совмещение функций в одном органе
упрощает конструкцию, уменьшает габариты
очистного комбайна и обеспечивает его работу
при минимальном обнажении кровли.
У проходческих комбайнов совмещение
операций зачерпывания и транспортировки
практически невозможно.
Зачерпывающая часть у этих комбайнов
осуществляет захват отбитой породы из
штабеля и производит погрузку ее на
передаточный конвейер (скребковый или
ленточный), который располагается вдоль
продольной оси комбайна, является второй
частью погрузочного органа и транспортирует
породу до перегружателя, штрекового
конвейера или вагонетки.
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- обеспечивать максимальную производительность
комбайна в конкретных условиях эксплуатации, то
есть должно обеспечиваться условие
Q гр Q к
Q гр Q к
Q гр (2...3)Q
когда поток поступающей на погрузку
отбитой породы постоянен
(буровые проходческие комбайны)
к
когда возможно внезапное
увеличение объема погружаемой
породы
(стреловые проходческие комбайны)
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- производить погрузку отбитой горной массы без
большого просыпания по всему фронту работы
органа разрушения с эффективной зачисткой почвы;
- не переизмельчать транспортируемую породу;
- обеспечивать дополнительное разрушение
нетранспортабельных кусков;
- иметь минимальную энергоемкость процесса
погрузки;
Требования, предъявляемые к органам погрузки
-не вызывать повышенного пылеобразования;
- обеспечивать возможность самозарубки очистного
комбайна в пласт;
- быть простым по устройству, легким и удобным в
монтаже и демонтаже;
- иметь минимальные габаритные размеры и массу
при высокой эксплуатационной надежности
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по характеру взаимодействия с погружаемой горной
массой
статические, не имеющие
специального привода
активные, имеющие
специальный привод и
конструктивные элементы
для дробления негабаритных
кусков породы и
перемещения разрушенной
горной массы
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с вертикально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с горизонтально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
шнековые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
барабанные
с вертикальной осью вращения
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
лемехо-отвальные
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
ковшовые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
загребающие
лапы
загребающие
звезды
Скребковые органы погрузки
Ранее широко использовались на
широкозахватных очистных комбайнах и первых
серийных отечественных стреловых
проходческих комбайнах
Широкозахватный очистной комбайн
«Донбасс»
Стреловой проходческий комбайн
ПК3М
Скребковые органы погрузки
В настоящее время скребковые органы погрузки
применяются на проходческих комбайнах
Машина поддирочно-погрузочная
МПР
Стреловой проходческий комбайн
КПЛ
Скребковые органы погрузки
Недостатки:
- значительное переизмельчение угля и
пылеобразование;
- низкий механический КПД и интенсивный износ
элементов направляющих ручьев бара и самой
цепи;
- значительные габаритные размеры и масса;
ограниченные возможности по погрузке
крупнокусковой крепкой породы
Шнековые органы погрузки
Совмещают в себе одновременно функцию
разрушения пласта и погрузки разрушенной
массы на забойный конвейер
Узкозахватный очистной комбайн
К-500
Проходческо-очистной комбайн
Урал-10А
Шнековые органы погрузки
Достоинства:
достаточно простая конструкция;
относительно высокий механический КПД;
повышенная прочность и долговечность
Шнековые органы погрузки
Производительность (м3/с) шнекового органа
разрушения по погрузке:
'
n 2
ш
2
D ш d ш S
Qш
N з и
4
cos ш
n - частота вращения шнека, с-1;
наружный диаметр шнека, м;
d ш - диаметр ступицы шнека, м;
'
S - шаг спирали шнека, м;
ш - толщина лопасти шнека, м;
ш - угол подъема лопасти шнека;
N з - число заходов шнека;
и - коэффициент использования сечения шнека на
выходе.
Dш -
Шнековые органы погрузки
Частота вращения шнекового органа разрушения по
условию отсутствия заштыбовки должна быть
больше критической его частоты вращения, с-1:
n кр
4 В з V пр Н р k 1 Н 0
2
Dш
2
dш
'
ш
S
N з
cos ш
и
В з - ширина захвата органа разрушения, м;
V пр
Нр
k1
- расчетная скорость подачи комбайна, м/с;
- расчетная мощность пласта, м;
- коэффициент, учитывающий часть угля,
подлежащего погрузке
Шнековые органы погрузки
Производительность шнека по погрузке
увеличивается в 1,5 - 2,0 раза с применением
зачистных щитков, которые удерживают отбитый
уголь в зоне шнека.
Шнековые органы погрузки
Сила сопротивления погрузке породы для
шнекового органа разрушения, Н
при работе без подпорного щитка Fпогр 100 h об
при работе с подпорным щитком Fпогр 350 hоб
подача за один оборот шнека
h об
100 V пр
n
Шнековые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку шнеком,
определяется из выражения, кВт
Pпогр
F погр D и n
60 1000
Лемехо-отвальные органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
повышенная прочность и долговечность;
не измельчают отбитый уголь;
не поднимают пыли
Недостатки:
значительные тяговые усилия для
перемещения вдоль забоя
Лемехо-отвальные органы погрузки
В настоящее время лемехо-отвальные
погрузочные органы применяются только в
стругах.
Это позволяет совмещать в одной конструкции
функции отделения угля от массива и его
погрузки на забойный конвейер
Лемехо-отвальные органы погрузки
Производительность (т/с) лемехо-отвального органа
по погрузке:
Q гр H р h V с
H р - расчетная мощность пласта, м;
h - толщина снимаемой стругом стружки, м;
V с - скорость перемещения струга вдоль лавы, м/с;
- плотность угля, т/м3.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Результирующая сила погрузки угля стругом, Н
Fп F1 F2 F3 F4 F5
F1 - сила внедрения погрузочной поверхности струга в
F2
F3
F4
F5
штабель угля, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга до уровня высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга выше высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля на конвейер, Н;
- сила сопротивления внутреннему трению в
штабеле угля перед стругом, Н.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку лемехом
струга, кВт
Pпогр
Vп
Fп V п
60 1000
- скорость перемещения струга, м/мин;
Ковшовые органы погрузки
Применяются на буровых проходческих комбайнах с
роторными или планетарными органами
разрушения
Проходческий комплекс Союз – 19
Комбайн проходческий ПК-8МА
Ковшовые органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
высокая надежность и долговечность,
повышенный механический КПД,
отсутствие своего отдельного привода
Недостатки:
существенное снижение производительности
при погрузке влажной горной массы (склонной к
налипанию);
частота вращения ковшей ограничена
возможностью их разгрузки в верхнем
положении
Ковшовые органы погрузки
Производительность (м3/с) ковшового органа по
погрузке:
Q гр V к i n
V к - емкость ковша, м3;
i - число ковшей;
n - частота вращения ковшей, мин-1;
=0,1-0,15 - коэффициент заполнения ковшей
Ковшовые органы погрузки
Критическая частота вращения ротора с учетом сил
трения породы о стенки ковша, мин-1
n кр
30
g 1 f
R
g - ускорение свободного падения, м/с2;
R - радиус луча, на котором крепится ковш, м;
f = 0,3-0,4 - коэффициент трения породы о стенки ковша
Ковшовые органы погрузки
Окружное усилие на ковше при зачерпывании
горной массы из штабеля, Н
P
k V к
k -удельное сопротивление породы зачерпыванию
(0,1...0,2 МПа);
- длина пути зачерпывания, м;
V к - ёмкость ковша, м3
Ковшовые органы погрузки
Мощность, расходуемая на зачерпывание горной
массы, кВт
Nз
P in
60000
Ковшовые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на подъем горной массы
породы на высоту разгрузки
(диаметр проходимой выработки), кВт
Np
Vк i n g D
60000
- насыпная плотность породы в ковше, т/м3;
g
- ускорение свободного падения, м/с2;
D - диаметр проходимой выработки, м
Ковшовые органы погрузки
Суммарная мощность привода ковшового грузчика,
кВт
N кг N з N п
V к i n k g D
60000
Погрузочные нагребающие лапы
Применяются на стреловых проходческих
комбайнах и буропогрузочных и погрузочных
машинах
Машина буропогрузочная БПР
Погрузочные нагребающие лапы
Достоинства:
обеспечивают хорошую погрузку крупнокусковой
скальной горной породы;
обеспечивают достаточно высокую
производительность;
имеют относительно простую конструкцию;
имеют удовлетворительную надежность
Погрузочные нагребающие лапы
Технологический цикл погрузки нагребающими
лапами состоит из следующих операций:
- внедрение лапы в штабель породы;
- зачерпывание породы;
- перемещение породы по наклонной плите грузчика
до передаточного конвейера;
- холостое движение лапы
Погрузочные нагребающие лапы
Производительность (м3/с) нагребающей лапы по
погрузке:
Qл Vл z n
V л - объем горной массы, транспортируемый лапой за
один ход качания, м3;
z - число нагребающих лап;
n - частота качания лап, с-1
Погрузочные нагребающие лапы
Объем породы, м3, транспортируемый лапой за
один ход качания
V л 0 ,5 B з d т hгр
B з - ширина передней кромки плиты стола грузчика, м;
d m - расстояние между траекториями движения лап,
hг р
которое ориентировочно равно диаметру ведущих
дисков, м;
- средняя высота слоя нагребаемой породы, которая
принимается равной (1,0...2,0) высоты нагребающей
лапы, м;
Погрузочные нагребающие лапы
Работа (Дж), совершаемая лапой за одно качание,
определяется суммированием работ на отрыв породы от штабеля,
перемещения её по плите стола грузчика и подъёма на высоту разгрузки
на передаточный конвейер
Aл W р k ш G hп f п
W - сопротивление отрыву породы от штабеля, Н;
р - путь, проходимый лапой при отделении породы от
штабеля, м;
k ш = 2 - коэффициент заштыбовки;
G - вес породы, перемещаемый лапой, Н;
h п - высота погрузки на передаточный конвейер, м;
f - коэффициент трения породы по плите грузчика;
- путь, проходимый породой по плите грузчика, м.
п
Погрузочные нагребающие лапы
Сопротивление отрыву породы от штабеля, Н
W в kв
- длина внедряющейся в штабель кромки
лапы,
м;
в
k-вудельное сопротивление внедрения лапы, Н/м.
Погрузочные нагребающие лапы
Вес породы, перемещаемый лапой, Н:
G Vл g
g
- насыпная плотность породы, т/м3;
- ускорение свободного падения, м/с2.
Погрузочные нагребающие лапы
Мощность привода лапы, кВт
Nл
Aл n
- КПД привода лапы
Slide 11
Доцент Кухарь В.Ю.
кафедра горных машин и
инжиниринга, ГВУЗ "НГУ"
Курс
Технология и оборудование
горного производства
Лекция 10
ОРГАНЫ ПОГРУЗКИ ГОРНЫХ КОМБАЙНОВ
Механизированная погрузка отбитой горной
массы производится при выемке пологих и
наклонных (до 35) пластов и проходке
горизонтальных и наклонных выработок.
При выемке крутых пластов и проходке
восстающих выработок транспортирование
отбитой горной массы от органа разрушения
производится самотеком под действием сил
гравитации.
Механическая погрузка отбитой горной массы
представляет собой две технологические
операции:
- зачерпывание разрушенной горной массы
- транспортирование ее к месту погрузки
(на лавовый или штрековый конвейер,
вагонетки или другие транспортные средства).
У современных очистных комбайнов
операции зачерпывания и транспортировки
совмещены и реализованы в конструкции
самого органа разрушения.
Такое совмещение функций в одном органе
упрощает конструкцию, уменьшает габариты
очистного комбайна и обеспечивает его работу
при минимальном обнажении кровли.
У проходческих комбайнов совмещение
операций зачерпывания и транспортировки
практически невозможно.
Зачерпывающая часть у этих комбайнов
осуществляет захват отбитой породы из
штабеля и производит погрузку ее на
передаточный конвейер (скребковый или
ленточный), который располагается вдоль
продольной оси комбайна, является второй
частью погрузочного органа и транспортирует
породу до перегружателя, штрекового
конвейера или вагонетки.
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- обеспечивать максимальную производительность
комбайна в конкретных условиях эксплуатации, то
есть должно обеспечиваться условие
Q гр Q к
Q гр Q к
Q гр (2...3)Q
когда поток поступающей на погрузку
отбитой породы постоянен
(буровые проходческие комбайны)
к
когда возможно внезапное
увеличение объема погружаемой
породы
(стреловые проходческие комбайны)
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- производить погрузку отбитой горной массы без
большого просыпания по всему фронту работы
органа разрушения с эффективной зачисткой почвы;
- не переизмельчать транспортируемую породу;
- обеспечивать дополнительное разрушение
нетранспортабельных кусков;
- иметь минимальную энергоемкость процесса
погрузки;
Требования, предъявляемые к органам погрузки
-не вызывать повышенного пылеобразования;
- обеспечивать возможность самозарубки очистного
комбайна в пласт;
- быть простым по устройству, легким и удобным в
монтаже и демонтаже;
- иметь минимальные габаритные размеры и массу
при высокой эксплуатационной надежности
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по характеру взаимодействия с погружаемой горной
массой
статические, не имеющие
специального привода
активные, имеющие
специальный привод и
конструктивные элементы
для дробления негабаритных
кусков породы и
перемещения разрушенной
горной массы
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с вертикально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с горизонтально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
шнековые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
барабанные
с вертикальной осью вращения
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
лемехо-отвальные
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
ковшовые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
загребающие
лапы
загребающие
звезды
Скребковые органы погрузки
Ранее широко использовались на
широкозахватных очистных комбайнах и первых
серийных отечественных стреловых
проходческих комбайнах
Широкозахватный очистной комбайн
«Донбасс»
Стреловой проходческий комбайн
ПК3М
Скребковые органы погрузки
В настоящее время скребковые органы погрузки
применяются на проходческих комбайнах
Машина поддирочно-погрузочная
МПР
Стреловой проходческий комбайн
КПЛ
Скребковые органы погрузки
Недостатки:
- значительное переизмельчение угля и
пылеобразование;
- низкий механический КПД и интенсивный износ
элементов направляющих ручьев бара и самой
цепи;
- значительные габаритные размеры и масса;
ограниченные возможности по погрузке
крупнокусковой крепкой породы
Шнековые органы погрузки
Совмещают в себе одновременно функцию
разрушения пласта и погрузки разрушенной
массы на забойный конвейер
Узкозахватный очистной комбайн
К-500
Проходческо-очистной комбайн
Урал-10А
Шнековые органы погрузки
Достоинства:
достаточно простая конструкция;
относительно высокий механический КПД;
повышенная прочность и долговечность
Шнековые органы погрузки
Производительность (м3/с) шнекового органа
разрушения по погрузке:
'
n 2
ш
2
D ш d ш S
Qш
N з и
4
cos ш
n - частота вращения шнека, с-1;
наружный диаметр шнека, м;
d ш - диаметр ступицы шнека, м;
'
S - шаг спирали шнека, м;
ш - толщина лопасти шнека, м;
ш - угол подъема лопасти шнека;
N з - число заходов шнека;
и - коэффициент использования сечения шнека на
выходе.
Dш -
Шнековые органы погрузки
Частота вращения шнекового органа разрушения по
условию отсутствия заштыбовки должна быть
больше критической его частоты вращения, с-1:
n кр
4 В з V пр Н р k 1 Н 0
2
Dш
2
dш
'
ш
S
N з
cos ш
и
В з - ширина захвата органа разрушения, м;
V пр
Нр
k1
- расчетная скорость подачи комбайна, м/с;
- расчетная мощность пласта, м;
- коэффициент, учитывающий часть угля,
подлежащего погрузке
Шнековые органы погрузки
Производительность шнека по погрузке
увеличивается в 1,5 - 2,0 раза с применением
зачистных щитков, которые удерживают отбитый
уголь в зоне шнека.
Шнековые органы погрузки
Сила сопротивления погрузке породы для
шнекового органа разрушения, Н
при работе без подпорного щитка Fпогр 100 h об
при работе с подпорным щитком Fпогр 350 hоб
подача за один оборот шнека
h об
100 V пр
n
Шнековые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку шнеком,
определяется из выражения, кВт
Pпогр
F погр D и n
60 1000
Лемехо-отвальные органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
повышенная прочность и долговечность;
не измельчают отбитый уголь;
не поднимают пыли
Недостатки:
значительные тяговые усилия для
перемещения вдоль забоя
Лемехо-отвальные органы погрузки
В настоящее время лемехо-отвальные
погрузочные органы применяются только в
стругах.
Это позволяет совмещать в одной конструкции
функции отделения угля от массива и его
погрузки на забойный конвейер
Лемехо-отвальные органы погрузки
Производительность (т/с) лемехо-отвального органа
по погрузке:
Q гр H р h V с
H р - расчетная мощность пласта, м;
h - толщина снимаемой стругом стружки, м;
V с - скорость перемещения струга вдоль лавы, м/с;
- плотность угля, т/м3.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Результирующая сила погрузки угля стругом, Н
Fп F1 F2 F3 F4 F5
F1 - сила внедрения погрузочной поверхности струга в
F2
F3
F4
F5
штабель угля, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга до уровня высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга выше высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля на конвейер, Н;
- сила сопротивления внутреннему трению в
штабеле угля перед стругом, Н.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку лемехом
струга, кВт
Pпогр
Vп
Fп V п
60 1000
- скорость перемещения струга, м/мин;
Ковшовые органы погрузки
Применяются на буровых проходческих комбайнах с
роторными или планетарными органами
разрушения
Проходческий комплекс Союз – 19
Комбайн проходческий ПК-8МА
Ковшовые органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
высокая надежность и долговечность,
повышенный механический КПД,
отсутствие своего отдельного привода
Недостатки:
существенное снижение производительности
при погрузке влажной горной массы (склонной к
налипанию);
частота вращения ковшей ограничена
возможностью их разгрузки в верхнем
положении
Ковшовые органы погрузки
Производительность (м3/с) ковшового органа по
погрузке:
Q гр V к i n
V к - емкость ковша, м3;
i - число ковшей;
n - частота вращения ковшей, мин-1;
=0,1-0,15 - коэффициент заполнения ковшей
Ковшовые органы погрузки
Критическая частота вращения ротора с учетом сил
трения породы о стенки ковша, мин-1
n кр
30
g 1 f
R
g - ускорение свободного падения, м/с2;
R - радиус луча, на котором крепится ковш, м;
f = 0,3-0,4 - коэффициент трения породы о стенки ковша
Ковшовые органы погрузки
Окружное усилие на ковше при зачерпывании
горной массы из штабеля, Н
P
k V к
k -удельное сопротивление породы зачерпыванию
(0,1...0,2 МПа);
- длина пути зачерпывания, м;
V к - ёмкость ковша, м3
Ковшовые органы погрузки
Мощность, расходуемая на зачерпывание горной
массы, кВт
Nз
P in
60000
Ковшовые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на подъем горной массы
породы на высоту разгрузки
(диаметр проходимой выработки), кВт
Np
Vк i n g D
60000
- насыпная плотность породы в ковше, т/м3;
g
- ускорение свободного падения, м/с2;
D - диаметр проходимой выработки, м
Ковшовые органы погрузки
Суммарная мощность привода ковшового грузчика,
кВт
N кг N з N п
V к i n k g D
60000
Погрузочные нагребающие лапы
Применяются на стреловых проходческих
комбайнах и буропогрузочных и погрузочных
машинах
Машина буропогрузочная БПР
Погрузочные нагребающие лапы
Достоинства:
обеспечивают хорошую погрузку крупнокусковой
скальной горной породы;
обеспечивают достаточно высокую
производительность;
имеют относительно простую конструкцию;
имеют удовлетворительную надежность
Погрузочные нагребающие лапы
Технологический цикл погрузки нагребающими
лапами состоит из следующих операций:
- внедрение лапы в штабель породы;
- зачерпывание породы;
- перемещение породы по наклонной плите грузчика
до передаточного конвейера;
- холостое движение лапы
Погрузочные нагребающие лапы
Производительность (м3/с) нагребающей лапы по
погрузке:
Qл Vл z n
V л - объем горной массы, транспортируемый лапой за
один ход качания, м3;
z - число нагребающих лап;
n - частота качания лап, с-1
Погрузочные нагребающие лапы
Объем породы, м3, транспортируемый лапой за
один ход качания
V л 0 ,5 B з d т hгр
B з - ширина передней кромки плиты стола грузчика, м;
d m - расстояние между траекториями движения лап,
hг р
которое ориентировочно равно диаметру ведущих
дисков, м;
- средняя высота слоя нагребаемой породы, которая
принимается равной (1,0...2,0) высоты нагребающей
лапы, м;
Погрузочные нагребающие лапы
Работа (Дж), совершаемая лапой за одно качание,
определяется суммированием работ на отрыв породы от штабеля,
перемещения её по плите стола грузчика и подъёма на высоту разгрузки
на передаточный конвейер
Aл W р k ш G hп f п
W - сопротивление отрыву породы от штабеля, Н;
р - путь, проходимый лапой при отделении породы от
штабеля, м;
k ш = 2 - коэффициент заштыбовки;
G - вес породы, перемещаемый лапой, Н;
h п - высота погрузки на передаточный конвейер, м;
f - коэффициент трения породы по плите грузчика;
- путь, проходимый породой по плите грузчика, м.
п
Погрузочные нагребающие лапы
Сопротивление отрыву породы от штабеля, Н
W в kв
- длина внедряющейся в штабель кромки
лапы,
м;
в
k-вудельное сопротивление внедрения лапы, Н/м.
Погрузочные нагребающие лапы
Вес породы, перемещаемый лапой, Н:
G Vл g
g
- насыпная плотность породы, т/м3;
- ускорение свободного падения, м/с2.
Погрузочные нагребающие лапы
Мощность привода лапы, кВт
Nл
Aл n
- КПД привода лапы
Slide 12
Доцент Кухарь В.Ю.
кафедра горных машин и
инжиниринга, ГВУЗ "НГУ"
Курс
Технология и оборудование
горного производства
Лекция 10
ОРГАНЫ ПОГРУЗКИ ГОРНЫХ КОМБАЙНОВ
Механизированная погрузка отбитой горной
массы производится при выемке пологих и
наклонных (до 35) пластов и проходке
горизонтальных и наклонных выработок.
При выемке крутых пластов и проходке
восстающих выработок транспортирование
отбитой горной массы от органа разрушения
производится самотеком под действием сил
гравитации.
Механическая погрузка отбитой горной массы
представляет собой две технологические
операции:
- зачерпывание разрушенной горной массы
- транспортирование ее к месту погрузки
(на лавовый или штрековый конвейер,
вагонетки или другие транспортные средства).
У современных очистных комбайнов
операции зачерпывания и транспортировки
совмещены и реализованы в конструкции
самого органа разрушения.
Такое совмещение функций в одном органе
упрощает конструкцию, уменьшает габариты
очистного комбайна и обеспечивает его работу
при минимальном обнажении кровли.
У проходческих комбайнов совмещение
операций зачерпывания и транспортировки
практически невозможно.
Зачерпывающая часть у этих комбайнов
осуществляет захват отбитой породы из
штабеля и производит погрузку ее на
передаточный конвейер (скребковый или
ленточный), который располагается вдоль
продольной оси комбайна, является второй
частью погрузочного органа и транспортирует
породу до перегружателя, штрекового
конвейера или вагонетки.
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- обеспечивать максимальную производительность
комбайна в конкретных условиях эксплуатации, то
есть должно обеспечиваться условие
Q гр Q к
Q гр Q к
Q гр (2...3)Q
когда поток поступающей на погрузку
отбитой породы постоянен
(буровые проходческие комбайны)
к
когда возможно внезапное
увеличение объема погружаемой
породы
(стреловые проходческие комбайны)
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- производить погрузку отбитой горной массы без
большого просыпания по всему фронту работы
органа разрушения с эффективной зачисткой почвы;
- не переизмельчать транспортируемую породу;
- обеспечивать дополнительное разрушение
нетранспортабельных кусков;
- иметь минимальную энергоемкость процесса
погрузки;
Требования, предъявляемые к органам погрузки
-не вызывать повышенного пылеобразования;
- обеспечивать возможность самозарубки очистного
комбайна в пласт;
- быть простым по устройству, легким и удобным в
монтаже и демонтаже;
- иметь минимальные габаритные размеры и массу
при высокой эксплуатационной надежности
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по характеру взаимодействия с погружаемой горной
массой
статические, не имеющие
специального привода
активные, имеющие
специальный привод и
конструктивные элементы
для дробления негабаритных
кусков породы и
перемещения разрушенной
горной массы
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с вертикально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с горизонтально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
шнековые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
барабанные
с вертикальной осью вращения
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
лемехо-отвальные
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
ковшовые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
загребающие
лапы
загребающие
звезды
Скребковые органы погрузки
Ранее широко использовались на
широкозахватных очистных комбайнах и первых
серийных отечественных стреловых
проходческих комбайнах
Широкозахватный очистной комбайн
«Донбасс»
Стреловой проходческий комбайн
ПК3М
Скребковые органы погрузки
В настоящее время скребковые органы погрузки
применяются на проходческих комбайнах
Машина поддирочно-погрузочная
МПР
Стреловой проходческий комбайн
КПЛ
Скребковые органы погрузки
Недостатки:
- значительное переизмельчение угля и
пылеобразование;
- низкий механический КПД и интенсивный износ
элементов направляющих ручьев бара и самой
цепи;
- значительные габаритные размеры и масса;
ограниченные возможности по погрузке
крупнокусковой крепкой породы
Шнековые органы погрузки
Совмещают в себе одновременно функцию
разрушения пласта и погрузки разрушенной
массы на забойный конвейер
Узкозахватный очистной комбайн
К-500
Проходческо-очистной комбайн
Урал-10А
Шнековые органы погрузки
Достоинства:
достаточно простая конструкция;
относительно высокий механический КПД;
повышенная прочность и долговечность
Шнековые органы погрузки
Производительность (м3/с) шнекового органа
разрушения по погрузке:
'
n 2
ш
2
D ш d ш S
Qш
N з и
4
cos ш
n - частота вращения шнека, с-1;
наружный диаметр шнека, м;
d ш - диаметр ступицы шнека, м;
'
S - шаг спирали шнека, м;
ш - толщина лопасти шнека, м;
ш - угол подъема лопасти шнека;
N з - число заходов шнека;
и - коэффициент использования сечения шнека на
выходе.
Dш -
Шнековые органы погрузки
Частота вращения шнекового органа разрушения по
условию отсутствия заштыбовки должна быть
больше критической его частоты вращения, с-1:
n кр
4 В з V пр Н р k 1 Н 0
2
Dш
2
dш
'
ш
S
N з
cos ш
и
В з - ширина захвата органа разрушения, м;
V пр
Нр
k1
- расчетная скорость подачи комбайна, м/с;
- расчетная мощность пласта, м;
- коэффициент, учитывающий часть угля,
подлежащего погрузке
Шнековые органы погрузки
Производительность шнека по погрузке
увеличивается в 1,5 - 2,0 раза с применением
зачистных щитков, которые удерживают отбитый
уголь в зоне шнека.
Шнековые органы погрузки
Сила сопротивления погрузке породы для
шнекового органа разрушения, Н
при работе без подпорного щитка Fпогр 100 h об
при работе с подпорным щитком Fпогр 350 hоб
подача за один оборот шнека
h об
100 V пр
n
Шнековые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку шнеком,
определяется из выражения, кВт
Pпогр
F погр D и n
60 1000
Лемехо-отвальные органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
повышенная прочность и долговечность;
не измельчают отбитый уголь;
не поднимают пыли
Недостатки:
значительные тяговые усилия для
перемещения вдоль забоя
Лемехо-отвальные органы погрузки
В настоящее время лемехо-отвальные
погрузочные органы применяются только в
стругах.
Это позволяет совмещать в одной конструкции
функции отделения угля от массива и его
погрузки на забойный конвейер
Лемехо-отвальные органы погрузки
Производительность (т/с) лемехо-отвального органа
по погрузке:
Q гр H р h V с
H р - расчетная мощность пласта, м;
h - толщина снимаемой стругом стружки, м;
V с - скорость перемещения струга вдоль лавы, м/с;
- плотность угля, т/м3.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Результирующая сила погрузки угля стругом, Н
Fп F1 F2 F3 F4 F5
F1 - сила внедрения погрузочной поверхности струга в
F2
F3
F4
F5
штабель угля, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга до уровня высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга выше высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля на конвейер, Н;
- сила сопротивления внутреннему трению в
штабеле угля перед стругом, Н.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку лемехом
струга, кВт
Pпогр
Vп
Fп V п
60 1000
- скорость перемещения струга, м/мин;
Ковшовые органы погрузки
Применяются на буровых проходческих комбайнах с
роторными или планетарными органами
разрушения
Проходческий комплекс Союз – 19
Комбайн проходческий ПК-8МА
Ковшовые органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
высокая надежность и долговечность,
повышенный механический КПД,
отсутствие своего отдельного привода
Недостатки:
существенное снижение производительности
при погрузке влажной горной массы (склонной к
налипанию);
частота вращения ковшей ограничена
возможностью их разгрузки в верхнем
положении
Ковшовые органы погрузки
Производительность (м3/с) ковшового органа по
погрузке:
Q гр V к i n
V к - емкость ковша, м3;
i - число ковшей;
n - частота вращения ковшей, мин-1;
=0,1-0,15 - коэффициент заполнения ковшей
Ковшовые органы погрузки
Критическая частота вращения ротора с учетом сил
трения породы о стенки ковша, мин-1
n кр
30
g 1 f
R
g - ускорение свободного падения, м/с2;
R - радиус луча, на котором крепится ковш, м;
f = 0,3-0,4 - коэффициент трения породы о стенки ковша
Ковшовые органы погрузки
Окружное усилие на ковше при зачерпывании
горной массы из штабеля, Н
P
k V к
k -удельное сопротивление породы зачерпыванию
(0,1...0,2 МПа);
- длина пути зачерпывания, м;
V к - ёмкость ковша, м3
Ковшовые органы погрузки
Мощность, расходуемая на зачерпывание горной
массы, кВт
Nз
P in
60000
Ковшовые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на подъем горной массы
породы на высоту разгрузки
(диаметр проходимой выработки), кВт
Np
Vк i n g D
60000
- насыпная плотность породы в ковше, т/м3;
g
- ускорение свободного падения, м/с2;
D - диаметр проходимой выработки, м
Ковшовые органы погрузки
Суммарная мощность привода ковшового грузчика,
кВт
N кг N з N п
V к i n k g D
60000
Погрузочные нагребающие лапы
Применяются на стреловых проходческих
комбайнах и буропогрузочных и погрузочных
машинах
Машина буропогрузочная БПР
Погрузочные нагребающие лапы
Достоинства:
обеспечивают хорошую погрузку крупнокусковой
скальной горной породы;
обеспечивают достаточно высокую
производительность;
имеют относительно простую конструкцию;
имеют удовлетворительную надежность
Погрузочные нагребающие лапы
Технологический цикл погрузки нагребающими
лапами состоит из следующих операций:
- внедрение лапы в штабель породы;
- зачерпывание породы;
- перемещение породы по наклонной плите грузчика
до передаточного конвейера;
- холостое движение лапы
Погрузочные нагребающие лапы
Производительность (м3/с) нагребающей лапы по
погрузке:
Qл Vл z n
V л - объем горной массы, транспортируемый лапой за
один ход качания, м3;
z - число нагребающих лап;
n - частота качания лап, с-1
Погрузочные нагребающие лапы
Объем породы, м3, транспортируемый лапой за
один ход качания
V л 0 ,5 B з d т hгр
B з - ширина передней кромки плиты стола грузчика, м;
d m - расстояние между траекториями движения лап,
hг р
которое ориентировочно равно диаметру ведущих
дисков, м;
- средняя высота слоя нагребаемой породы, которая
принимается равной (1,0...2,0) высоты нагребающей
лапы, м;
Погрузочные нагребающие лапы
Работа (Дж), совершаемая лапой за одно качание,
определяется суммированием работ на отрыв породы от штабеля,
перемещения её по плите стола грузчика и подъёма на высоту разгрузки
на передаточный конвейер
Aл W р k ш G hп f п
W - сопротивление отрыву породы от штабеля, Н;
р - путь, проходимый лапой при отделении породы от
штабеля, м;
k ш = 2 - коэффициент заштыбовки;
G - вес породы, перемещаемый лапой, Н;
h п - высота погрузки на передаточный конвейер, м;
f - коэффициент трения породы по плите грузчика;
- путь, проходимый породой по плите грузчика, м.
п
Погрузочные нагребающие лапы
Сопротивление отрыву породы от штабеля, Н
W в kв
- длина внедряющейся в штабель кромки
лапы,
м;
в
k-вудельное сопротивление внедрения лапы, Н/м.
Погрузочные нагребающие лапы
Вес породы, перемещаемый лапой, Н:
G Vл g
g
- насыпная плотность породы, т/м3;
- ускорение свободного падения, м/с2.
Погрузочные нагребающие лапы
Мощность привода лапы, кВт
Nл
Aл n
- КПД привода лапы
Slide 13
Доцент Кухарь В.Ю.
кафедра горных машин и
инжиниринга, ГВУЗ "НГУ"
Курс
Технология и оборудование
горного производства
Лекция 10
ОРГАНЫ ПОГРУЗКИ ГОРНЫХ КОМБАЙНОВ
Механизированная погрузка отбитой горной
массы производится при выемке пологих и
наклонных (до 35) пластов и проходке
горизонтальных и наклонных выработок.
При выемке крутых пластов и проходке
восстающих выработок транспортирование
отбитой горной массы от органа разрушения
производится самотеком под действием сил
гравитации.
Механическая погрузка отбитой горной массы
представляет собой две технологические
операции:
- зачерпывание разрушенной горной массы
- транспортирование ее к месту погрузки
(на лавовый или штрековый конвейер,
вагонетки или другие транспортные средства).
У современных очистных комбайнов
операции зачерпывания и транспортировки
совмещены и реализованы в конструкции
самого органа разрушения.
Такое совмещение функций в одном органе
упрощает конструкцию, уменьшает габариты
очистного комбайна и обеспечивает его работу
при минимальном обнажении кровли.
У проходческих комбайнов совмещение
операций зачерпывания и транспортировки
практически невозможно.
Зачерпывающая часть у этих комбайнов
осуществляет захват отбитой породы из
штабеля и производит погрузку ее на
передаточный конвейер (скребковый или
ленточный), который располагается вдоль
продольной оси комбайна, является второй
частью погрузочного органа и транспортирует
породу до перегружателя, штрекового
конвейера или вагонетки.
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- обеспечивать максимальную производительность
комбайна в конкретных условиях эксплуатации, то
есть должно обеспечиваться условие
Q гр Q к
Q гр Q к
Q гр (2...3)Q
когда поток поступающей на погрузку
отбитой породы постоянен
(буровые проходческие комбайны)
к
когда возможно внезапное
увеличение объема погружаемой
породы
(стреловые проходческие комбайны)
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- производить погрузку отбитой горной массы без
большого просыпания по всему фронту работы
органа разрушения с эффективной зачисткой почвы;
- не переизмельчать транспортируемую породу;
- обеспечивать дополнительное разрушение
нетранспортабельных кусков;
- иметь минимальную энергоемкость процесса
погрузки;
Требования, предъявляемые к органам погрузки
-не вызывать повышенного пылеобразования;
- обеспечивать возможность самозарубки очистного
комбайна в пласт;
- быть простым по устройству, легким и удобным в
монтаже и демонтаже;
- иметь минимальные габаритные размеры и массу
при высокой эксплуатационной надежности
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по характеру взаимодействия с погружаемой горной
массой
статические, не имеющие
специального привода
активные, имеющие
специальный привод и
конструктивные элементы
для дробления негабаритных
кусков породы и
перемещения разрушенной
горной массы
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с вертикально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с горизонтально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
шнековые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
барабанные
с вертикальной осью вращения
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
лемехо-отвальные
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
ковшовые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
загребающие
лапы
загребающие
звезды
Скребковые органы погрузки
Ранее широко использовались на
широкозахватных очистных комбайнах и первых
серийных отечественных стреловых
проходческих комбайнах
Широкозахватный очистной комбайн
«Донбасс»
Стреловой проходческий комбайн
ПК3М
Скребковые органы погрузки
В настоящее время скребковые органы погрузки
применяются на проходческих комбайнах
Машина поддирочно-погрузочная
МПР
Стреловой проходческий комбайн
КПЛ
Скребковые органы погрузки
Недостатки:
- значительное переизмельчение угля и
пылеобразование;
- низкий механический КПД и интенсивный износ
элементов направляющих ручьев бара и самой
цепи;
- значительные габаритные размеры и масса;
ограниченные возможности по погрузке
крупнокусковой крепкой породы
Шнековые органы погрузки
Совмещают в себе одновременно функцию
разрушения пласта и погрузки разрушенной
массы на забойный конвейер
Узкозахватный очистной комбайн
К-500
Проходческо-очистной комбайн
Урал-10А
Шнековые органы погрузки
Достоинства:
достаточно простая конструкция;
относительно высокий механический КПД;
повышенная прочность и долговечность
Шнековые органы погрузки
Производительность (м3/с) шнекового органа
разрушения по погрузке:
'
n 2
ш
2
D ш d ш S
Qш
N з и
4
cos ш
n - частота вращения шнека, с-1;
наружный диаметр шнека, м;
d ш - диаметр ступицы шнека, м;
'
S - шаг спирали шнека, м;
ш - толщина лопасти шнека, м;
ш - угол подъема лопасти шнека;
N з - число заходов шнека;
и - коэффициент использования сечения шнека на
выходе.
Dш -
Шнековые органы погрузки
Частота вращения шнекового органа разрушения по
условию отсутствия заштыбовки должна быть
больше критической его частоты вращения, с-1:
n кр
4 В з V пр Н р k 1 Н 0
2
Dш
2
dш
'
ш
S
N з
cos ш
и
В з - ширина захвата органа разрушения, м;
V пр
Нр
k1
- расчетная скорость подачи комбайна, м/с;
- расчетная мощность пласта, м;
- коэффициент, учитывающий часть угля,
подлежащего погрузке
Шнековые органы погрузки
Производительность шнека по погрузке
увеличивается в 1,5 - 2,0 раза с применением
зачистных щитков, которые удерживают отбитый
уголь в зоне шнека.
Шнековые органы погрузки
Сила сопротивления погрузке породы для
шнекового органа разрушения, Н
при работе без подпорного щитка Fпогр 100 h об
при работе с подпорным щитком Fпогр 350 hоб
подача за один оборот шнека
h об
100 V пр
n
Шнековые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку шнеком,
определяется из выражения, кВт
Pпогр
F погр D и n
60 1000
Лемехо-отвальные органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
повышенная прочность и долговечность;
не измельчают отбитый уголь;
не поднимают пыли
Недостатки:
значительные тяговые усилия для
перемещения вдоль забоя
Лемехо-отвальные органы погрузки
В настоящее время лемехо-отвальные
погрузочные органы применяются только в
стругах.
Это позволяет совмещать в одной конструкции
функции отделения угля от массива и его
погрузки на забойный конвейер
Лемехо-отвальные органы погрузки
Производительность (т/с) лемехо-отвального органа
по погрузке:
Q гр H р h V с
H р - расчетная мощность пласта, м;
h - толщина снимаемой стругом стружки, м;
V с - скорость перемещения струга вдоль лавы, м/с;
- плотность угля, т/м3.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Результирующая сила погрузки угля стругом, Н
Fп F1 F2 F3 F4 F5
F1 - сила внедрения погрузочной поверхности струга в
F2
F3
F4
F5
штабель угля, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга до уровня высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга выше высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля на конвейер, Н;
- сила сопротивления внутреннему трению в
штабеле угля перед стругом, Н.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку лемехом
струга, кВт
Pпогр
Vп
Fп V п
60 1000
- скорость перемещения струга, м/мин;
Ковшовые органы погрузки
Применяются на буровых проходческих комбайнах с
роторными или планетарными органами
разрушения
Проходческий комплекс Союз – 19
Комбайн проходческий ПК-8МА
Ковшовые органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
высокая надежность и долговечность,
повышенный механический КПД,
отсутствие своего отдельного привода
Недостатки:
существенное снижение производительности
при погрузке влажной горной массы (склонной к
налипанию);
частота вращения ковшей ограничена
возможностью их разгрузки в верхнем
положении
Ковшовые органы погрузки
Производительность (м3/с) ковшового органа по
погрузке:
Q гр V к i n
V к - емкость ковша, м3;
i - число ковшей;
n - частота вращения ковшей, мин-1;
=0,1-0,15 - коэффициент заполнения ковшей
Ковшовые органы погрузки
Критическая частота вращения ротора с учетом сил
трения породы о стенки ковша, мин-1
n кр
30
g 1 f
R
g - ускорение свободного падения, м/с2;
R - радиус луча, на котором крепится ковш, м;
f = 0,3-0,4 - коэффициент трения породы о стенки ковша
Ковшовые органы погрузки
Окружное усилие на ковше при зачерпывании
горной массы из штабеля, Н
P
k V к
k -удельное сопротивление породы зачерпыванию
(0,1...0,2 МПа);
- длина пути зачерпывания, м;
V к - ёмкость ковша, м3
Ковшовые органы погрузки
Мощность, расходуемая на зачерпывание горной
массы, кВт
Nз
P in
60000
Ковшовые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на подъем горной массы
породы на высоту разгрузки
(диаметр проходимой выработки), кВт
Np
Vк i n g D
60000
- насыпная плотность породы в ковше, т/м3;
g
- ускорение свободного падения, м/с2;
D - диаметр проходимой выработки, м
Ковшовые органы погрузки
Суммарная мощность привода ковшового грузчика,
кВт
N кг N з N п
V к i n k g D
60000
Погрузочные нагребающие лапы
Применяются на стреловых проходческих
комбайнах и буропогрузочных и погрузочных
машинах
Машина буропогрузочная БПР
Погрузочные нагребающие лапы
Достоинства:
обеспечивают хорошую погрузку крупнокусковой
скальной горной породы;
обеспечивают достаточно высокую
производительность;
имеют относительно простую конструкцию;
имеют удовлетворительную надежность
Погрузочные нагребающие лапы
Технологический цикл погрузки нагребающими
лапами состоит из следующих операций:
- внедрение лапы в штабель породы;
- зачерпывание породы;
- перемещение породы по наклонной плите грузчика
до передаточного конвейера;
- холостое движение лапы
Погрузочные нагребающие лапы
Производительность (м3/с) нагребающей лапы по
погрузке:
Qл Vл z n
V л - объем горной массы, транспортируемый лапой за
один ход качания, м3;
z - число нагребающих лап;
n - частота качания лап, с-1
Погрузочные нагребающие лапы
Объем породы, м3, транспортируемый лапой за
один ход качания
V л 0 ,5 B з d т hгр
B з - ширина передней кромки плиты стола грузчика, м;
d m - расстояние между траекториями движения лап,
hг р
которое ориентировочно равно диаметру ведущих
дисков, м;
- средняя высота слоя нагребаемой породы, которая
принимается равной (1,0...2,0) высоты нагребающей
лапы, м;
Погрузочные нагребающие лапы
Работа (Дж), совершаемая лапой за одно качание,
определяется суммированием работ на отрыв породы от штабеля,
перемещения её по плите стола грузчика и подъёма на высоту разгрузки
на передаточный конвейер
Aл W р k ш G hп f п
W - сопротивление отрыву породы от штабеля, Н;
р - путь, проходимый лапой при отделении породы от
штабеля, м;
k ш = 2 - коэффициент заштыбовки;
G - вес породы, перемещаемый лапой, Н;
h п - высота погрузки на передаточный конвейер, м;
f - коэффициент трения породы по плите грузчика;
- путь, проходимый породой по плите грузчика, м.
п
Погрузочные нагребающие лапы
Сопротивление отрыву породы от штабеля, Н
W в kв
- длина внедряющейся в штабель кромки
лапы,
м;
в
k-вудельное сопротивление внедрения лапы, Н/м.
Погрузочные нагребающие лапы
Вес породы, перемещаемый лапой, Н:
G Vл g
g
- насыпная плотность породы, т/м3;
- ускорение свободного падения, м/с2.
Погрузочные нагребающие лапы
Мощность привода лапы, кВт
Nл
Aл n
- КПД привода лапы
Slide 14
Доцент Кухарь В.Ю.
кафедра горных машин и
инжиниринга, ГВУЗ "НГУ"
Курс
Технология и оборудование
горного производства
Лекция 10
ОРГАНЫ ПОГРУЗКИ ГОРНЫХ КОМБАЙНОВ
Механизированная погрузка отбитой горной
массы производится при выемке пологих и
наклонных (до 35) пластов и проходке
горизонтальных и наклонных выработок.
При выемке крутых пластов и проходке
восстающих выработок транспортирование
отбитой горной массы от органа разрушения
производится самотеком под действием сил
гравитации.
Механическая погрузка отбитой горной массы
представляет собой две технологические
операции:
- зачерпывание разрушенной горной массы
- транспортирование ее к месту погрузки
(на лавовый или штрековый конвейер,
вагонетки или другие транспортные средства).
У современных очистных комбайнов
операции зачерпывания и транспортировки
совмещены и реализованы в конструкции
самого органа разрушения.
Такое совмещение функций в одном органе
упрощает конструкцию, уменьшает габариты
очистного комбайна и обеспечивает его работу
при минимальном обнажении кровли.
У проходческих комбайнов совмещение
операций зачерпывания и транспортировки
практически невозможно.
Зачерпывающая часть у этих комбайнов
осуществляет захват отбитой породы из
штабеля и производит погрузку ее на
передаточный конвейер (скребковый или
ленточный), который располагается вдоль
продольной оси комбайна, является второй
частью погрузочного органа и транспортирует
породу до перегружателя, штрекового
конвейера или вагонетки.
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- обеспечивать максимальную производительность
комбайна в конкретных условиях эксплуатации, то
есть должно обеспечиваться условие
Q гр Q к
Q гр Q к
Q гр (2...3)Q
когда поток поступающей на погрузку
отбитой породы постоянен
(буровые проходческие комбайны)
к
когда возможно внезапное
увеличение объема погружаемой
породы
(стреловые проходческие комбайны)
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- производить погрузку отбитой горной массы без
большого просыпания по всему фронту работы
органа разрушения с эффективной зачисткой почвы;
- не переизмельчать транспортируемую породу;
- обеспечивать дополнительное разрушение
нетранспортабельных кусков;
- иметь минимальную энергоемкость процесса
погрузки;
Требования, предъявляемые к органам погрузки
-не вызывать повышенного пылеобразования;
- обеспечивать возможность самозарубки очистного
комбайна в пласт;
- быть простым по устройству, легким и удобным в
монтаже и демонтаже;
- иметь минимальные габаритные размеры и массу
при высокой эксплуатационной надежности
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по характеру взаимодействия с погружаемой горной
массой
статические, не имеющие
специального привода
активные, имеющие
специальный привод и
конструктивные элементы
для дробления негабаритных
кусков породы и
перемещения разрушенной
горной массы
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с вертикально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с горизонтально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
шнековые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
барабанные
с вертикальной осью вращения
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
лемехо-отвальные
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
ковшовые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
загребающие
лапы
загребающие
звезды
Скребковые органы погрузки
Ранее широко использовались на
широкозахватных очистных комбайнах и первых
серийных отечественных стреловых
проходческих комбайнах
Широкозахватный очистной комбайн
«Донбасс»
Стреловой проходческий комбайн
ПК3М
Скребковые органы погрузки
В настоящее время скребковые органы погрузки
применяются на проходческих комбайнах
Машина поддирочно-погрузочная
МПР
Стреловой проходческий комбайн
КПЛ
Скребковые органы погрузки
Недостатки:
- значительное переизмельчение угля и
пылеобразование;
- низкий механический КПД и интенсивный износ
элементов направляющих ручьев бара и самой
цепи;
- значительные габаритные размеры и масса;
ограниченные возможности по погрузке
крупнокусковой крепкой породы
Шнековые органы погрузки
Совмещают в себе одновременно функцию
разрушения пласта и погрузки разрушенной
массы на забойный конвейер
Узкозахватный очистной комбайн
К-500
Проходческо-очистной комбайн
Урал-10А
Шнековые органы погрузки
Достоинства:
достаточно простая конструкция;
относительно высокий механический КПД;
повышенная прочность и долговечность
Шнековые органы погрузки
Производительность (м3/с) шнекового органа
разрушения по погрузке:
'
n 2
ш
2
D ш d ш S
Qш
N з и
4
cos ш
n - частота вращения шнека, с-1;
наружный диаметр шнека, м;
d ш - диаметр ступицы шнека, м;
'
S - шаг спирали шнека, м;
ш - толщина лопасти шнека, м;
ш - угол подъема лопасти шнека;
N з - число заходов шнека;
и - коэффициент использования сечения шнека на
выходе.
Dш -
Шнековые органы погрузки
Частота вращения шнекового органа разрушения по
условию отсутствия заштыбовки должна быть
больше критической его частоты вращения, с-1:
n кр
4 В з V пр Н р k 1 Н 0
2
Dш
2
dш
'
ш
S
N з
cos ш
и
В з - ширина захвата органа разрушения, м;
V пр
Нр
k1
- расчетная скорость подачи комбайна, м/с;
- расчетная мощность пласта, м;
- коэффициент, учитывающий часть угля,
подлежащего погрузке
Шнековые органы погрузки
Производительность шнека по погрузке
увеличивается в 1,5 - 2,0 раза с применением
зачистных щитков, которые удерживают отбитый
уголь в зоне шнека.
Шнековые органы погрузки
Сила сопротивления погрузке породы для
шнекового органа разрушения, Н
при работе без подпорного щитка Fпогр 100 h об
при работе с подпорным щитком Fпогр 350 hоб
подача за один оборот шнека
h об
100 V пр
n
Шнековые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку шнеком,
определяется из выражения, кВт
Pпогр
F погр D и n
60 1000
Лемехо-отвальные органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
повышенная прочность и долговечность;
не измельчают отбитый уголь;
не поднимают пыли
Недостатки:
значительные тяговые усилия для
перемещения вдоль забоя
Лемехо-отвальные органы погрузки
В настоящее время лемехо-отвальные
погрузочные органы применяются только в
стругах.
Это позволяет совмещать в одной конструкции
функции отделения угля от массива и его
погрузки на забойный конвейер
Лемехо-отвальные органы погрузки
Производительность (т/с) лемехо-отвального органа
по погрузке:
Q гр H р h V с
H р - расчетная мощность пласта, м;
h - толщина снимаемой стругом стружки, м;
V с - скорость перемещения струга вдоль лавы, м/с;
- плотность угля, т/м3.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Результирующая сила погрузки угля стругом, Н
Fп F1 F2 F3 F4 F5
F1 - сила внедрения погрузочной поверхности струга в
F2
F3
F4
F5
штабель угля, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга до уровня высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга выше высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля на конвейер, Н;
- сила сопротивления внутреннему трению в
штабеле угля перед стругом, Н.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку лемехом
струга, кВт
Pпогр
Vп
Fп V п
60 1000
- скорость перемещения струга, м/мин;
Ковшовые органы погрузки
Применяются на буровых проходческих комбайнах с
роторными или планетарными органами
разрушения
Проходческий комплекс Союз – 19
Комбайн проходческий ПК-8МА
Ковшовые органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
высокая надежность и долговечность,
повышенный механический КПД,
отсутствие своего отдельного привода
Недостатки:
существенное снижение производительности
при погрузке влажной горной массы (склонной к
налипанию);
частота вращения ковшей ограничена
возможностью их разгрузки в верхнем
положении
Ковшовые органы погрузки
Производительность (м3/с) ковшового органа по
погрузке:
Q гр V к i n
V к - емкость ковша, м3;
i - число ковшей;
n - частота вращения ковшей, мин-1;
=0,1-0,15 - коэффициент заполнения ковшей
Ковшовые органы погрузки
Критическая частота вращения ротора с учетом сил
трения породы о стенки ковша, мин-1
n кр
30
g 1 f
R
g - ускорение свободного падения, м/с2;
R - радиус луча, на котором крепится ковш, м;
f = 0,3-0,4 - коэффициент трения породы о стенки ковша
Ковшовые органы погрузки
Окружное усилие на ковше при зачерпывании
горной массы из штабеля, Н
P
k V к
k -удельное сопротивление породы зачерпыванию
(0,1...0,2 МПа);
- длина пути зачерпывания, м;
V к - ёмкость ковша, м3
Ковшовые органы погрузки
Мощность, расходуемая на зачерпывание горной
массы, кВт
Nз
P in
60000
Ковшовые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на подъем горной массы
породы на высоту разгрузки
(диаметр проходимой выработки), кВт
Np
Vк i n g D
60000
- насыпная плотность породы в ковше, т/м3;
g
- ускорение свободного падения, м/с2;
D - диаметр проходимой выработки, м
Ковшовые органы погрузки
Суммарная мощность привода ковшового грузчика,
кВт
N кг N з N п
V к i n k g D
60000
Погрузочные нагребающие лапы
Применяются на стреловых проходческих
комбайнах и буропогрузочных и погрузочных
машинах
Машина буропогрузочная БПР
Погрузочные нагребающие лапы
Достоинства:
обеспечивают хорошую погрузку крупнокусковой
скальной горной породы;
обеспечивают достаточно высокую
производительность;
имеют относительно простую конструкцию;
имеют удовлетворительную надежность
Погрузочные нагребающие лапы
Технологический цикл погрузки нагребающими
лапами состоит из следующих операций:
- внедрение лапы в штабель породы;
- зачерпывание породы;
- перемещение породы по наклонной плите грузчика
до передаточного конвейера;
- холостое движение лапы
Погрузочные нагребающие лапы
Производительность (м3/с) нагребающей лапы по
погрузке:
Qл Vл z n
V л - объем горной массы, транспортируемый лапой за
один ход качания, м3;
z - число нагребающих лап;
n - частота качания лап, с-1
Погрузочные нагребающие лапы
Объем породы, м3, транспортируемый лапой за
один ход качания
V л 0 ,5 B з d т hгр
B з - ширина передней кромки плиты стола грузчика, м;
d m - расстояние между траекториями движения лап,
hг р
которое ориентировочно равно диаметру ведущих
дисков, м;
- средняя высота слоя нагребаемой породы, которая
принимается равной (1,0...2,0) высоты нагребающей
лапы, м;
Погрузочные нагребающие лапы
Работа (Дж), совершаемая лапой за одно качание,
определяется суммированием работ на отрыв породы от штабеля,
перемещения её по плите стола грузчика и подъёма на высоту разгрузки
на передаточный конвейер
Aл W р k ш G hп f п
W - сопротивление отрыву породы от штабеля, Н;
р - путь, проходимый лапой при отделении породы от
штабеля, м;
k ш = 2 - коэффициент заштыбовки;
G - вес породы, перемещаемый лапой, Н;
h п - высота погрузки на передаточный конвейер, м;
f - коэффициент трения породы по плите грузчика;
- путь, проходимый породой по плите грузчика, м.
п
Погрузочные нагребающие лапы
Сопротивление отрыву породы от штабеля, Н
W в kв
- длина внедряющейся в штабель кромки
лапы,
м;
в
k-вудельное сопротивление внедрения лапы, Н/м.
Погрузочные нагребающие лапы
Вес породы, перемещаемый лапой, Н:
G Vл g
g
- насыпная плотность породы, т/м3;
- ускорение свободного падения, м/с2.
Погрузочные нагребающие лапы
Мощность привода лапы, кВт
Nл
Aл n
- КПД привода лапы
Slide 15
Доцент Кухарь В.Ю.
кафедра горных машин и
инжиниринга, ГВУЗ "НГУ"
Курс
Технология и оборудование
горного производства
Лекция 10
ОРГАНЫ ПОГРУЗКИ ГОРНЫХ КОМБАЙНОВ
Механизированная погрузка отбитой горной
массы производится при выемке пологих и
наклонных (до 35) пластов и проходке
горизонтальных и наклонных выработок.
При выемке крутых пластов и проходке
восстающих выработок транспортирование
отбитой горной массы от органа разрушения
производится самотеком под действием сил
гравитации.
Механическая погрузка отбитой горной массы
представляет собой две технологические
операции:
- зачерпывание разрушенной горной массы
- транспортирование ее к месту погрузки
(на лавовый или штрековый конвейер,
вагонетки или другие транспортные средства).
У современных очистных комбайнов
операции зачерпывания и транспортировки
совмещены и реализованы в конструкции
самого органа разрушения.
Такое совмещение функций в одном органе
упрощает конструкцию, уменьшает габариты
очистного комбайна и обеспечивает его работу
при минимальном обнажении кровли.
У проходческих комбайнов совмещение
операций зачерпывания и транспортировки
практически невозможно.
Зачерпывающая часть у этих комбайнов
осуществляет захват отбитой породы из
штабеля и производит погрузку ее на
передаточный конвейер (скребковый или
ленточный), который располагается вдоль
продольной оси комбайна, является второй
частью погрузочного органа и транспортирует
породу до перегружателя, штрекового
конвейера или вагонетки.
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- обеспечивать максимальную производительность
комбайна в конкретных условиях эксплуатации, то
есть должно обеспечиваться условие
Q гр Q к
Q гр Q к
Q гр (2...3)Q
когда поток поступающей на погрузку
отбитой породы постоянен
(буровые проходческие комбайны)
к
когда возможно внезапное
увеличение объема погружаемой
породы
(стреловые проходческие комбайны)
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- производить погрузку отбитой горной массы без
большого просыпания по всему фронту работы
органа разрушения с эффективной зачисткой почвы;
- не переизмельчать транспортируемую породу;
- обеспечивать дополнительное разрушение
нетранспортабельных кусков;
- иметь минимальную энергоемкость процесса
погрузки;
Требования, предъявляемые к органам погрузки
-не вызывать повышенного пылеобразования;
- обеспечивать возможность самозарубки очистного
комбайна в пласт;
- быть простым по устройству, легким и удобным в
монтаже и демонтаже;
- иметь минимальные габаритные размеры и массу
при высокой эксплуатационной надежности
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по характеру взаимодействия с погружаемой горной
массой
статические, не имеющие
специального привода
активные, имеющие
специальный привод и
конструктивные элементы
для дробления негабаритных
кусков породы и
перемещения разрушенной
горной массы
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с вертикально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с горизонтально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
шнековые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
барабанные
с вертикальной осью вращения
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
лемехо-отвальные
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
ковшовые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
загребающие
лапы
загребающие
звезды
Скребковые органы погрузки
Ранее широко использовались на
широкозахватных очистных комбайнах и первых
серийных отечественных стреловых
проходческих комбайнах
Широкозахватный очистной комбайн
«Донбасс»
Стреловой проходческий комбайн
ПК3М
Скребковые органы погрузки
В настоящее время скребковые органы погрузки
применяются на проходческих комбайнах
Машина поддирочно-погрузочная
МПР
Стреловой проходческий комбайн
КПЛ
Скребковые органы погрузки
Недостатки:
- значительное переизмельчение угля и
пылеобразование;
- низкий механический КПД и интенсивный износ
элементов направляющих ручьев бара и самой
цепи;
- значительные габаритные размеры и масса;
ограниченные возможности по погрузке
крупнокусковой крепкой породы
Шнековые органы погрузки
Совмещают в себе одновременно функцию
разрушения пласта и погрузки разрушенной
массы на забойный конвейер
Узкозахватный очистной комбайн
К-500
Проходческо-очистной комбайн
Урал-10А
Шнековые органы погрузки
Достоинства:
достаточно простая конструкция;
относительно высокий механический КПД;
повышенная прочность и долговечность
Шнековые органы погрузки
Производительность (м3/с) шнекового органа
разрушения по погрузке:
'
n 2
ш
2
D ш d ш S
Qш
N з и
4
cos ш
n - частота вращения шнека, с-1;
наружный диаметр шнека, м;
d ш - диаметр ступицы шнека, м;
'
S - шаг спирали шнека, м;
ш - толщина лопасти шнека, м;
ш - угол подъема лопасти шнека;
N з - число заходов шнека;
и - коэффициент использования сечения шнека на
выходе.
Dш -
Шнековые органы погрузки
Частота вращения шнекового органа разрушения по
условию отсутствия заштыбовки должна быть
больше критической его частоты вращения, с-1:
n кр
4 В з V пр Н р k 1 Н 0
2
Dш
2
dш
'
ш
S
N з
cos ш
и
В з - ширина захвата органа разрушения, м;
V пр
Нр
k1
- расчетная скорость подачи комбайна, м/с;
- расчетная мощность пласта, м;
- коэффициент, учитывающий часть угля,
подлежащего погрузке
Шнековые органы погрузки
Производительность шнека по погрузке
увеличивается в 1,5 - 2,0 раза с применением
зачистных щитков, которые удерживают отбитый
уголь в зоне шнека.
Шнековые органы погрузки
Сила сопротивления погрузке породы для
шнекового органа разрушения, Н
при работе без подпорного щитка Fпогр 100 h об
при работе с подпорным щитком Fпогр 350 hоб
подача за один оборот шнека
h об
100 V пр
n
Шнековые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку шнеком,
определяется из выражения, кВт
Pпогр
F погр D и n
60 1000
Лемехо-отвальные органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
повышенная прочность и долговечность;
не измельчают отбитый уголь;
не поднимают пыли
Недостатки:
значительные тяговые усилия для
перемещения вдоль забоя
Лемехо-отвальные органы погрузки
В настоящее время лемехо-отвальные
погрузочные органы применяются только в
стругах.
Это позволяет совмещать в одной конструкции
функции отделения угля от массива и его
погрузки на забойный конвейер
Лемехо-отвальные органы погрузки
Производительность (т/с) лемехо-отвального органа
по погрузке:
Q гр H р h V с
H р - расчетная мощность пласта, м;
h - толщина снимаемой стругом стружки, м;
V с - скорость перемещения струга вдоль лавы, м/с;
- плотность угля, т/м3.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Результирующая сила погрузки угля стругом, Н
Fп F1 F2 F3 F4 F5
F1 - сила внедрения погрузочной поверхности струга в
F2
F3
F4
F5
штабель угля, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга до уровня высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга выше высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля на конвейер, Н;
- сила сопротивления внутреннему трению в
штабеле угля перед стругом, Н.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку лемехом
струга, кВт
Pпогр
Vп
Fп V п
60 1000
- скорость перемещения струга, м/мин;
Ковшовые органы погрузки
Применяются на буровых проходческих комбайнах с
роторными или планетарными органами
разрушения
Проходческий комплекс Союз – 19
Комбайн проходческий ПК-8МА
Ковшовые органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
высокая надежность и долговечность,
повышенный механический КПД,
отсутствие своего отдельного привода
Недостатки:
существенное снижение производительности
при погрузке влажной горной массы (склонной к
налипанию);
частота вращения ковшей ограничена
возможностью их разгрузки в верхнем
положении
Ковшовые органы погрузки
Производительность (м3/с) ковшового органа по
погрузке:
Q гр V к i n
V к - емкость ковша, м3;
i - число ковшей;
n - частота вращения ковшей, мин-1;
=0,1-0,15 - коэффициент заполнения ковшей
Ковшовые органы погрузки
Критическая частота вращения ротора с учетом сил
трения породы о стенки ковша, мин-1
n кр
30
g 1 f
R
g - ускорение свободного падения, м/с2;
R - радиус луча, на котором крепится ковш, м;
f = 0,3-0,4 - коэффициент трения породы о стенки ковша
Ковшовые органы погрузки
Окружное усилие на ковше при зачерпывании
горной массы из штабеля, Н
P
k V к
k -удельное сопротивление породы зачерпыванию
(0,1...0,2 МПа);
- длина пути зачерпывания, м;
V к - ёмкость ковша, м3
Ковшовые органы погрузки
Мощность, расходуемая на зачерпывание горной
массы, кВт
Nз
P in
60000
Ковшовые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на подъем горной массы
породы на высоту разгрузки
(диаметр проходимой выработки), кВт
Np
Vк i n g D
60000
- насыпная плотность породы в ковше, т/м3;
g
- ускорение свободного падения, м/с2;
D - диаметр проходимой выработки, м
Ковшовые органы погрузки
Суммарная мощность привода ковшового грузчика,
кВт
N кг N з N п
V к i n k g D
60000
Погрузочные нагребающие лапы
Применяются на стреловых проходческих
комбайнах и буропогрузочных и погрузочных
машинах
Машина буропогрузочная БПР
Погрузочные нагребающие лапы
Достоинства:
обеспечивают хорошую погрузку крупнокусковой
скальной горной породы;
обеспечивают достаточно высокую
производительность;
имеют относительно простую конструкцию;
имеют удовлетворительную надежность
Погрузочные нагребающие лапы
Технологический цикл погрузки нагребающими
лапами состоит из следующих операций:
- внедрение лапы в штабель породы;
- зачерпывание породы;
- перемещение породы по наклонной плите грузчика
до передаточного конвейера;
- холостое движение лапы
Погрузочные нагребающие лапы
Производительность (м3/с) нагребающей лапы по
погрузке:
Qл Vл z n
V л - объем горной массы, транспортируемый лапой за
один ход качания, м3;
z - число нагребающих лап;
n - частота качания лап, с-1
Погрузочные нагребающие лапы
Объем породы, м3, транспортируемый лапой за
один ход качания
V л 0 ,5 B з d т hгр
B з - ширина передней кромки плиты стола грузчика, м;
d m - расстояние между траекториями движения лап,
hг р
которое ориентировочно равно диаметру ведущих
дисков, м;
- средняя высота слоя нагребаемой породы, которая
принимается равной (1,0...2,0) высоты нагребающей
лапы, м;
Погрузочные нагребающие лапы
Работа (Дж), совершаемая лапой за одно качание,
определяется суммированием работ на отрыв породы от штабеля,
перемещения её по плите стола грузчика и подъёма на высоту разгрузки
на передаточный конвейер
Aл W р k ш G hп f п
W - сопротивление отрыву породы от штабеля, Н;
р - путь, проходимый лапой при отделении породы от
штабеля, м;
k ш = 2 - коэффициент заштыбовки;
G - вес породы, перемещаемый лапой, Н;
h п - высота погрузки на передаточный конвейер, м;
f - коэффициент трения породы по плите грузчика;
- путь, проходимый породой по плите грузчика, м.
п
Погрузочные нагребающие лапы
Сопротивление отрыву породы от штабеля, Н
W в kв
- длина внедряющейся в штабель кромки
лапы,
м;
в
k-вудельное сопротивление внедрения лапы, Н/м.
Погрузочные нагребающие лапы
Вес породы, перемещаемый лапой, Н:
G Vл g
g
- насыпная плотность породы, т/м3;
- ускорение свободного падения, м/с2.
Погрузочные нагребающие лапы
Мощность привода лапы, кВт
Nл
Aл n
- КПД привода лапы
Slide 16
Доцент Кухарь В.Ю.
кафедра горных машин и
инжиниринга, ГВУЗ "НГУ"
Курс
Технология и оборудование
горного производства
Лекция 10
ОРГАНЫ ПОГРУЗКИ ГОРНЫХ КОМБАЙНОВ
Механизированная погрузка отбитой горной
массы производится при выемке пологих и
наклонных (до 35) пластов и проходке
горизонтальных и наклонных выработок.
При выемке крутых пластов и проходке
восстающих выработок транспортирование
отбитой горной массы от органа разрушения
производится самотеком под действием сил
гравитации.
Механическая погрузка отбитой горной массы
представляет собой две технологические
операции:
- зачерпывание разрушенной горной массы
- транспортирование ее к месту погрузки
(на лавовый или штрековый конвейер,
вагонетки или другие транспортные средства).
У современных очистных комбайнов
операции зачерпывания и транспортировки
совмещены и реализованы в конструкции
самого органа разрушения.
Такое совмещение функций в одном органе
упрощает конструкцию, уменьшает габариты
очистного комбайна и обеспечивает его работу
при минимальном обнажении кровли.
У проходческих комбайнов совмещение
операций зачерпывания и транспортировки
практически невозможно.
Зачерпывающая часть у этих комбайнов
осуществляет захват отбитой породы из
штабеля и производит погрузку ее на
передаточный конвейер (скребковый или
ленточный), который располагается вдоль
продольной оси комбайна, является второй
частью погрузочного органа и транспортирует
породу до перегружателя, штрекового
конвейера или вагонетки.
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- обеспечивать максимальную производительность
комбайна в конкретных условиях эксплуатации, то
есть должно обеспечиваться условие
Q гр Q к
Q гр Q к
Q гр (2...3)Q
когда поток поступающей на погрузку
отбитой породы постоянен
(буровые проходческие комбайны)
к
когда возможно внезапное
увеличение объема погружаемой
породы
(стреловые проходческие комбайны)
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- производить погрузку отбитой горной массы без
большого просыпания по всему фронту работы
органа разрушения с эффективной зачисткой почвы;
- не переизмельчать транспортируемую породу;
- обеспечивать дополнительное разрушение
нетранспортабельных кусков;
- иметь минимальную энергоемкость процесса
погрузки;
Требования, предъявляемые к органам погрузки
-не вызывать повышенного пылеобразования;
- обеспечивать возможность самозарубки очистного
комбайна в пласт;
- быть простым по устройству, легким и удобным в
монтаже и демонтаже;
- иметь минимальные габаритные размеры и массу
при высокой эксплуатационной надежности
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по характеру взаимодействия с погружаемой горной
массой
статические, не имеющие
специального привода
активные, имеющие
специальный привод и
конструктивные элементы
для дробления негабаритных
кусков породы и
перемещения разрушенной
горной массы
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с вертикально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с горизонтально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
шнековые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
барабанные
с вертикальной осью вращения
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
лемехо-отвальные
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
ковшовые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
загребающие
лапы
загребающие
звезды
Скребковые органы погрузки
Ранее широко использовались на
широкозахватных очистных комбайнах и первых
серийных отечественных стреловых
проходческих комбайнах
Широкозахватный очистной комбайн
«Донбасс»
Стреловой проходческий комбайн
ПК3М
Скребковые органы погрузки
В настоящее время скребковые органы погрузки
применяются на проходческих комбайнах
Машина поддирочно-погрузочная
МПР
Стреловой проходческий комбайн
КПЛ
Скребковые органы погрузки
Недостатки:
- значительное переизмельчение угля и
пылеобразование;
- низкий механический КПД и интенсивный износ
элементов направляющих ручьев бара и самой
цепи;
- значительные габаритные размеры и масса;
ограниченные возможности по погрузке
крупнокусковой крепкой породы
Шнековые органы погрузки
Совмещают в себе одновременно функцию
разрушения пласта и погрузки разрушенной
массы на забойный конвейер
Узкозахватный очистной комбайн
К-500
Проходческо-очистной комбайн
Урал-10А
Шнековые органы погрузки
Достоинства:
достаточно простая конструкция;
относительно высокий механический КПД;
повышенная прочность и долговечность
Шнековые органы погрузки
Производительность (м3/с) шнекового органа
разрушения по погрузке:
'
n 2
ш
2
D ш d ш S
Qш
N з и
4
cos ш
n - частота вращения шнека, с-1;
наружный диаметр шнека, м;
d ш - диаметр ступицы шнека, м;
'
S - шаг спирали шнека, м;
ш - толщина лопасти шнека, м;
ш - угол подъема лопасти шнека;
N з - число заходов шнека;
и - коэффициент использования сечения шнека на
выходе.
Dш -
Шнековые органы погрузки
Частота вращения шнекового органа разрушения по
условию отсутствия заштыбовки должна быть
больше критической его частоты вращения, с-1:
n кр
4 В з V пр Н р k 1 Н 0
2
Dш
2
dш
'
ш
S
N з
cos ш
и
В з - ширина захвата органа разрушения, м;
V пр
Нр
k1
- расчетная скорость подачи комбайна, м/с;
- расчетная мощность пласта, м;
- коэффициент, учитывающий часть угля,
подлежащего погрузке
Шнековые органы погрузки
Производительность шнека по погрузке
увеличивается в 1,5 - 2,0 раза с применением
зачистных щитков, которые удерживают отбитый
уголь в зоне шнека.
Шнековые органы погрузки
Сила сопротивления погрузке породы для
шнекового органа разрушения, Н
при работе без подпорного щитка Fпогр 100 h об
при работе с подпорным щитком Fпогр 350 hоб
подача за один оборот шнека
h об
100 V пр
n
Шнековые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку шнеком,
определяется из выражения, кВт
Pпогр
F погр D и n
60 1000
Лемехо-отвальные органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
повышенная прочность и долговечность;
не измельчают отбитый уголь;
не поднимают пыли
Недостатки:
значительные тяговые усилия для
перемещения вдоль забоя
Лемехо-отвальные органы погрузки
В настоящее время лемехо-отвальные
погрузочные органы применяются только в
стругах.
Это позволяет совмещать в одной конструкции
функции отделения угля от массива и его
погрузки на забойный конвейер
Лемехо-отвальные органы погрузки
Производительность (т/с) лемехо-отвального органа
по погрузке:
Q гр H р h V с
H р - расчетная мощность пласта, м;
h - толщина снимаемой стругом стружки, м;
V с - скорость перемещения струга вдоль лавы, м/с;
- плотность угля, т/м3.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Результирующая сила погрузки угля стругом, Н
Fп F1 F2 F3 F4 F5
F1 - сила внедрения погрузочной поверхности струга в
F2
F3
F4
F5
штабель угля, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга до уровня высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга выше высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля на конвейер, Н;
- сила сопротивления внутреннему трению в
штабеле угля перед стругом, Н.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку лемехом
струга, кВт
Pпогр
Vп
Fп V п
60 1000
- скорость перемещения струга, м/мин;
Ковшовые органы погрузки
Применяются на буровых проходческих комбайнах с
роторными или планетарными органами
разрушения
Проходческий комплекс Союз – 19
Комбайн проходческий ПК-8МА
Ковшовые органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
высокая надежность и долговечность,
повышенный механический КПД,
отсутствие своего отдельного привода
Недостатки:
существенное снижение производительности
при погрузке влажной горной массы (склонной к
налипанию);
частота вращения ковшей ограничена
возможностью их разгрузки в верхнем
положении
Ковшовые органы погрузки
Производительность (м3/с) ковшового органа по
погрузке:
Q гр V к i n
V к - емкость ковша, м3;
i - число ковшей;
n - частота вращения ковшей, мин-1;
=0,1-0,15 - коэффициент заполнения ковшей
Ковшовые органы погрузки
Критическая частота вращения ротора с учетом сил
трения породы о стенки ковша, мин-1
n кр
30
g 1 f
R
g - ускорение свободного падения, м/с2;
R - радиус луча, на котором крепится ковш, м;
f = 0,3-0,4 - коэффициент трения породы о стенки ковша
Ковшовые органы погрузки
Окружное усилие на ковше при зачерпывании
горной массы из штабеля, Н
P
k V к
k -удельное сопротивление породы зачерпыванию
(0,1...0,2 МПа);
- длина пути зачерпывания, м;
V к - ёмкость ковша, м3
Ковшовые органы погрузки
Мощность, расходуемая на зачерпывание горной
массы, кВт
Nз
P in
60000
Ковшовые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на подъем горной массы
породы на высоту разгрузки
(диаметр проходимой выработки), кВт
Np
Vк i n g D
60000
- насыпная плотность породы в ковше, т/м3;
g
- ускорение свободного падения, м/с2;
D - диаметр проходимой выработки, м
Ковшовые органы погрузки
Суммарная мощность привода ковшового грузчика,
кВт
N кг N з N п
V к i n k g D
60000
Погрузочные нагребающие лапы
Применяются на стреловых проходческих
комбайнах и буропогрузочных и погрузочных
машинах
Машина буропогрузочная БПР
Погрузочные нагребающие лапы
Достоинства:
обеспечивают хорошую погрузку крупнокусковой
скальной горной породы;
обеспечивают достаточно высокую
производительность;
имеют относительно простую конструкцию;
имеют удовлетворительную надежность
Погрузочные нагребающие лапы
Технологический цикл погрузки нагребающими
лапами состоит из следующих операций:
- внедрение лапы в штабель породы;
- зачерпывание породы;
- перемещение породы по наклонной плите грузчика
до передаточного конвейера;
- холостое движение лапы
Погрузочные нагребающие лапы
Производительность (м3/с) нагребающей лапы по
погрузке:
Qл Vл z n
V л - объем горной массы, транспортируемый лапой за
один ход качания, м3;
z - число нагребающих лап;
n - частота качания лап, с-1
Погрузочные нагребающие лапы
Объем породы, м3, транспортируемый лапой за
один ход качания
V л 0 ,5 B з d т hгр
B з - ширина передней кромки плиты стола грузчика, м;
d m - расстояние между траекториями движения лап,
hг р
которое ориентировочно равно диаметру ведущих
дисков, м;
- средняя высота слоя нагребаемой породы, которая
принимается равной (1,0...2,0) высоты нагребающей
лапы, м;
Погрузочные нагребающие лапы
Работа (Дж), совершаемая лапой за одно качание,
определяется суммированием работ на отрыв породы от штабеля,
перемещения её по плите стола грузчика и подъёма на высоту разгрузки
на передаточный конвейер
Aл W р k ш G hп f п
W - сопротивление отрыву породы от штабеля, Н;
р - путь, проходимый лапой при отделении породы от
штабеля, м;
k ш = 2 - коэффициент заштыбовки;
G - вес породы, перемещаемый лапой, Н;
h п - высота погрузки на передаточный конвейер, м;
f - коэффициент трения породы по плите грузчика;
- путь, проходимый породой по плите грузчика, м.
п
Погрузочные нагребающие лапы
Сопротивление отрыву породы от штабеля, Н
W в kв
- длина внедряющейся в штабель кромки
лапы,
м;
в
k-вудельное сопротивление внедрения лапы, Н/м.
Погрузочные нагребающие лапы
Вес породы, перемещаемый лапой, Н:
G Vл g
g
- насыпная плотность породы, т/м3;
- ускорение свободного падения, м/с2.
Погрузочные нагребающие лапы
Мощность привода лапы, кВт
Nл
Aл n
- КПД привода лапы
Slide 17
Доцент Кухарь В.Ю.
кафедра горных машин и
инжиниринга, ГВУЗ "НГУ"
Курс
Технология и оборудование
горного производства
Лекция 10
ОРГАНЫ ПОГРУЗКИ ГОРНЫХ КОМБАЙНОВ
Механизированная погрузка отбитой горной
массы производится при выемке пологих и
наклонных (до 35) пластов и проходке
горизонтальных и наклонных выработок.
При выемке крутых пластов и проходке
восстающих выработок транспортирование
отбитой горной массы от органа разрушения
производится самотеком под действием сил
гравитации.
Механическая погрузка отбитой горной массы
представляет собой две технологические
операции:
- зачерпывание разрушенной горной массы
- транспортирование ее к месту погрузки
(на лавовый или штрековый конвейер,
вагонетки или другие транспортные средства).
У современных очистных комбайнов
операции зачерпывания и транспортировки
совмещены и реализованы в конструкции
самого органа разрушения.
Такое совмещение функций в одном органе
упрощает конструкцию, уменьшает габариты
очистного комбайна и обеспечивает его работу
при минимальном обнажении кровли.
У проходческих комбайнов совмещение
операций зачерпывания и транспортировки
практически невозможно.
Зачерпывающая часть у этих комбайнов
осуществляет захват отбитой породы из
штабеля и производит погрузку ее на
передаточный конвейер (скребковый или
ленточный), который располагается вдоль
продольной оси комбайна, является второй
частью погрузочного органа и транспортирует
породу до перегружателя, штрекового
конвейера или вагонетки.
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- обеспечивать максимальную производительность
комбайна в конкретных условиях эксплуатации, то
есть должно обеспечиваться условие
Q гр Q к
Q гр Q к
Q гр (2...3)Q
когда поток поступающей на погрузку
отбитой породы постоянен
(буровые проходческие комбайны)
к
когда возможно внезапное
увеличение объема погружаемой
породы
(стреловые проходческие комбайны)
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- производить погрузку отбитой горной массы без
большого просыпания по всему фронту работы
органа разрушения с эффективной зачисткой почвы;
- не переизмельчать транспортируемую породу;
- обеспечивать дополнительное разрушение
нетранспортабельных кусков;
- иметь минимальную энергоемкость процесса
погрузки;
Требования, предъявляемые к органам погрузки
-не вызывать повышенного пылеобразования;
- обеспечивать возможность самозарубки очистного
комбайна в пласт;
- быть простым по устройству, легким и удобным в
монтаже и демонтаже;
- иметь минимальные габаритные размеры и массу
при высокой эксплуатационной надежности
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по характеру взаимодействия с погружаемой горной
массой
статические, не имеющие
специального привода
активные, имеющие
специальный привод и
конструктивные элементы
для дробления негабаритных
кусков породы и
перемещения разрушенной
горной массы
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с вертикально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с горизонтально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
шнековые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
барабанные
с вертикальной осью вращения
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
лемехо-отвальные
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
ковшовые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
загребающие
лапы
загребающие
звезды
Скребковые органы погрузки
Ранее широко использовались на
широкозахватных очистных комбайнах и первых
серийных отечественных стреловых
проходческих комбайнах
Широкозахватный очистной комбайн
«Донбасс»
Стреловой проходческий комбайн
ПК3М
Скребковые органы погрузки
В настоящее время скребковые органы погрузки
применяются на проходческих комбайнах
Машина поддирочно-погрузочная
МПР
Стреловой проходческий комбайн
КПЛ
Скребковые органы погрузки
Недостатки:
- значительное переизмельчение угля и
пылеобразование;
- низкий механический КПД и интенсивный износ
элементов направляющих ручьев бара и самой
цепи;
- значительные габаритные размеры и масса;
ограниченные возможности по погрузке
крупнокусковой крепкой породы
Шнековые органы погрузки
Совмещают в себе одновременно функцию
разрушения пласта и погрузки разрушенной
массы на забойный конвейер
Узкозахватный очистной комбайн
К-500
Проходческо-очистной комбайн
Урал-10А
Шнековые органы погрузки
Достоинства:
достаточно простая конструкция;
относительно высокий механический КПД;
повышенная прочность и долговечность
Шнековые органы погрузки
Производительность (м3/с) шнекового органа
разрушения по погрузке:
'
n 2
ш
2
D ш d ш S
Qш
N з и
4
cos ш
n - частота вращения шнека, с-1;
наружный диаметр шнека, м;
d ш - диаметр ступицы шнека, м;
'
S - шаг спирали шнека, м;
ш - толщина лопасти шнека, м;
ш - угол подъема лопасти шнека;
N з - число заходов шнека;
и - коэффициент использования сечения шнека на
выходе.
Dш -
Шнековые органы погрузки
Частота вращения шнекового органа разрушения по
условию отсутствия заштыбовки должна быть
больше критической его частоты вращения, с-1:
n кр
4 В з V пр Н р k 1 Н 0
2
Dш
2
dш
'
ш
S
N з
cos ш
и
В з - ширина захвата органа разрушения, м;
V пр
Нр
k1
- расчетная скорость подачи комбайна, м/с;
- расчетная мощность пласта, м;
- коэффициент, учитывающий часть угля,
подлежащего погрузке
Шнековые органы погрузки
Производительность шнека по погрузке
увеличивается в 1,5 - 2,0 раза с применением
зачистных щитков, которые удерживают отбитый
уголь в зоне шнека.
Шнековые органы погрузки
Сила сопротивления погрузке породы для
шнекового органа разрушения, Н
при работе без подпорного щитка Fпогр 100 h об
при работе с подпорным щитком Fпогр 350 hоб
подача за один оборот шнека
h об
100 V пр
n
Шнековые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку шнеком,
определяется из выражения, кВт
Pпогр
F погр D и n
60 1000
Лемехо-отвальные органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
повышенная прочность и долговечность;
не измельчают отбитый уголь;
не поднимают пыли
Недостатки:
значительные тяговые усилия для
перемещения вдоль забоя
Лемехо-отвальные органы погрузки
В настоящее время лемехо-отвальные
погрузочные органы применяются только в
стругах.
Это позволяет совмещать в одной конструкции
функции отделения угля от массива и его
погрузки на забойный конвейер
Лемехо-отвальные органы погрузки
Производительность (т/с) лемехо-отвального органа
по погрузке:
Q гр H р h V с
H р - расчетная мощность пласта, м;
h - толщина снимаемой стругом стружки, м;
V с - скорость перемещения струга вдоль лавы, м/с;
- плотность угля, т/м3.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Результирующая сила погрузки угля стругом, Н
Fп F1 F2 F3 F4 F5
F1 - сила внедрения погрузочной поверхности струга в
F2
F3
F4
F5
штабель угля, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга до уровня высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга выше высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля на конвейер, Н;
- сила сопротивления внутреннему трению в
штабеле угля перед стругом, Н.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку лемехом
струга, кВт
Pпогр
Vп
Fп V п
60 1000
- скорость перемещения струга, м/мин;
Ковшовые органы погрузки
Применяются на буровых проходческих комбайнах с
роторными или планетарными органами
разрушения
Проходческий комплекс Союз – 19
Комбайн проходческий ПК-8МА
Ковшовые органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
высокая надежность и долговечность,
повышенный механический КПД,
отсутствие своего отдельного привода
Недостатки:
существенное снижение производительности
при погрузке влажной горной массы (склонной к
налипанию);
частота вращения ковшей ограничена
возможностью их разгрузки в верхнем
положении
Ковшовые органы погрузки
Производительность (м3/с) ковшового органа по
погрузке:
Q гр V к i n
V к - емкость ковша, м3;
i - число ковшей;
n - частота вращения ковшей, мин-1;
=0,1-0,15 - коэффициент заполнения ковшей
Ковшовые органы погрузки
Критическая частота вращения ротора с учетом сил
трения породы о стенки ковша, мин-1
n кр
30
g 1 f
R
g - ускорение свободного падения, м/с2;
R - радиус луча, на котором крепится ковш, м;
f = 0,3-0,4 - коэффициент трения породы о стенки ковша
Ковшовые органы погрузки
Окружное усилие на ковше при зачерпывании
горной массы из штабеля, Н
P
k V к
k -удельное сопротивление породы зачерпыванию
(0,1...0,2 МПа);
- длина пути зачерпывания, м;
V к - ёмкость ковша, м3
Ковшовые органы погрузки
Мощность, расходуемая на зачерпывание горной
массы, кВт
Nз
P in
60000
Ковшовые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на подъем горной массы
породы на высоту разгрузки
(диаметр проходимой выработки), кВт
Np
Vк i n g D
60000
- насыпная плотность породы в ковше, т/м3;
g
- ускорение свободного падения, м/с2;
D - диаметр проходимой выработки, м
Ковшовые органы погрузки
Суммарная мощность привода ковшового грузчика,
кВт
N кг N з N п
V к i n k g D
60000
Погрузочные нагребающие лапы
Применяются на стреловых проходческих
комбайнах и буропогрузочных и погрузочных
машинах
Машина буропогрузочная БПР
Погрузочные нагребающие лапы
Достоинства:
обеспечивают хорошую погрузку крупнокусковой
скальной горной породы;
обеспечивают достаточно высокую
производительность;
имеют относительно простую конструкцию;
имеют удовлетворительную надежность
Погрузочные нагребающие лапы
Технологический цикл погрузки нагребающими
лапами состоит из следующих операций:
- внедрение лапы в штабель породы;
- зачерпывание породы;
- перемещение породы по наклонной плите грузчика
до передаточного конвейера;
- холостое движение лапы
Погрузочные нагребающие лапы
Производительность (м3/с) нагребающей лапы по
погрузке:
Qл Vл z n
V л - объем горной массы, транспортируемый лапой за
один ход качания, м3;
z - число нагребающих лап;
n - частота качания лап, с-1
Погрузочные нагребающие лапы
Объем породы, м3, транспортируемый лапой за
один ход качания
V л 0 ,5 B з d т hгр
B з - ширина передней кромки плиты стола грузчика, м;
d m - расстояние между траекториями движения лап,
hг р
которое ориентировочно равно диаметру ведущих
дисков, м;
- средняя высота слоя нагребаемой породы, которая
принимается равной (1,0...2,0) высоты нагребающей
лапы, м;
Погрузочные нагребающие лапы
Работа (Дж), совершаемая лапой за одно качание,
определяется суммированием работ на отрыв породы от штабеля,
перемещения её по плите стола грузчика и подъёма на высоту разгрузки
на передаточный конвейер
Aл W р k ш G hп f п
W - сопротивление отрыву породы от штабеля, Н;
р - путь, проходимый лапой при отделении породы от
штабеля, м;
k ш = 2 - коэффициент заштыбовки;
G - вес породы, перемещаемый лапой, Н;
h п - высота погрузки на передаточный конвейер, м;
f - коэффициент трения породы по плите грузчика;
- путь, проходимый породой по плите грузчика, м.
п
Погрузочные нагребающие лапы
Сопротивление отрыву породы от штабеля, Н
W в kв
- длина внедряющейся в штабель кромки
лапы,
м;
в
k-вудельное сопротивление внедрения лапы, Н/м.
Погрузочные нагребающие лапы
Вес породы, перемещаемый лапой, Н:
G Vл g
g
- насыпная плотность породы, т/м3;
- ускорение свободного падения, м/с2.
Погрузочные нагребающие лапы
Мощность привода лапы, кВт
Nл
Aл n
- КПД привода лапы
Slide 18
Доцент Кухарь В.Ю.
кафедра горных машин и
инжиниринга, ГВУЗ "НГУ"
Курс
Технология и оборудование
горного производства
Лекция 10
ОРГАНЫ ПОГРУЗКИ ГОРНЫХ КОМБАЙНОВ
Механизированная погрузка отбитой горной
массы производится при выемке пологих и
наклонных (до 35) пластов и проходке
горизонтальных и наклонных выработок.
При выемке крутых пластов и проходке
восстающих выработок транспортирование
отбитой горной массы от органа разрушения
производится самотеком под действием сил
гравитации.
Механическая погрузка отбитой горной массы
представляет собой две технологические
операции:
- зачерпывание разрушенной горной массы
- транспортирование ее к месту погрузки
(на лавовый или штрековый конвейер,
вагонетки или другие транспортные средства).
У современных очистных комбайнов
операции зачерпывания и транспортировки
совмещены и реализованы в конструкции
самого органа разрушения.
Такое совмещение функций в одном органе
упрощает конструкцию, уменьшает габариты
очистного комбайна и обеспечивает его работу
при минимальном обнажении кровли.
У проходческих комбайнов совмещение
операций зачерпывания и транспортировки
практически невозможно.
Зачерпывающая часть у этих комбайнов
осуществляет захват отбитой породы из
штабеля и производит погрузку ее на
передаточный конвейер (скребковый или
ленточный), который располагается вдоль
продольной оси комбайна, является второй
частью погрузочного органа и транспортирует
породу до перегружателя, штрекового
конвейера или вагонетки.
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- обеспечивать максимальную производительность
комбайна в конкретных условиях эксплуатации, то
есть должно обеспечиваться условие
Q гр Q к
Q гр Q к
Q гр (2...3)Q
когда поток поступающей на погрузку
отбитой породы постоянен
(буровые проходческие комбайны)
к
когда возможно внезапное
увеличение объема погружаемой
породы
(стреловые проходческие комбайны)
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- производить погрузку отбитой горной массы без
большого просыпания по всему фронту работы
органа разрушения с эффективной зачисткой почвы;
- не переизмельчать транспортируемую породу;
- обеспечивать дополнительное разрушение
нетранспортабельных кусков;
- иметь минимальную энергоемкость процесса
погрузки;
Требования, предъявляемые к органам погрузки
-не вызывать повышенного пылеобразования;
- обеспечивать возможность самозарубки очистного
комбайна в пласт;
- быть простым по устройству, легким и удобным в
монтаже и демонтаже;
- иметь минимальные габаритные размеры и массу
при высокой эксплуатационной надежности
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по характеру взаимодействия с погружаемой горной
массой
статические, не имеющие
специального привода
активные, имеющие
специальный привод и
конструктивные элементы
для дробления негабаритных
кусков породы и
перемещения разрушенной
горной массы
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с вертикально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с горизонтально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
шнековые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
барабанные
с вертикальной осью вращения
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
лемехо-отвальные
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
ковшовые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
загребающие
лапы
загребающие
звезды
Скребковые органы погрузки
Ранее широко использовались на
широкозахватных очистных комбайнах и первых
серийных отечественных стреловых
проходческих комбайнах
Широкозахватный очистной комбайн
«Донбасс»
Стреловой проходческий комбайн
ПК3М
Скребковые органы погрузки
В настоящее время скребковые органы погрузки
применяются на проходческих комбайнах
Машина поддирочно-погрузочная
МПР
Стреловой проходческий комбайн
КПЛ
Скребковые органы погрузки
Недостатки:
- значительное переизмельчение угля и
пылеобразование;
- низкий механический КПД и интенсивный износ
элементов направляющих ручьев бара и самой
цепи;
- значительные габаритные размеры и масса;
ограниченные возможности по погрузке
крупнокусковой крепкой породы
Шнековые органы погрузки
Совмещают в себе одновременно функцию
разрушения пласта и погрузки разрушенной
массы на забойный конвейер
Узкозахватный очистной комбайн
К-500
Проходческо-очистной комбайн
Урал-10А
Шнековые органы погрузки
Достоинства:
достаточно простая конструкция;
относительно высокий механический КПД;
повышенная прочность и долговечность
Шнековые органы погрузки
Производительность (м3/с) шнекового органа
разрушения по погрузке:
'
n 2
ш
2
D ш d ш S
Qш
N з и
4
cos ш
n - частота вращения шнека, с-1;
наружный диаметр шнека, м;
d ш - диаметр ступицы шнека, м;
'
S - шаг спирали шнека, м;
ш - толщина лопасти шнека, м;
ш - угол подъема лопасти шнека;
N з - число заходов шнека;
и - коэффициент использования сечения шнека на
выходе.
Dш -
Шнековые органы погрузки
Частота вращения шнекового органа разрушения по
условию отсутствия заштыбовки должна быть
больше критической его частоты вращения, с-1:
n кр
4 В з V пр Н р k 1 Н 0
2
Dш
2
dш
'
ш
S
N з
cos ш
и
В з - ширина захвата органа разрушения, м;
V пр
Нр
k1
- расчетная скорость подачи комбайна, м/с;
- расчетная мощность пласта, м;
- коэффициент, учитывающий часть угля,
подлежащего погрузке
Шнековые органы погрузки
Производительность шнека по погрузке
увеличивается в 1,5 - 2,0 раза с применением
зачистных щитков, которые удерживают отбитый
уголь в зоне шнека.
Шнековые органы погрузки
Сила сопротивления погрузке породы для
шнекового органа разрушения, Н
при работе без подпорного щитка Fпогр 100 h об
при работе с подпорным щитком Fпогр 350 hоб
подача за один оборот шнека
h об
100 V пр
n
Шнековые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку шнеком,
определяется из выражения, кВт
Pпогр
F погр D и n
60 1000
Лемехо-отвальные органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
повышенная прочность и долговечность;
не измельчают отбитый уголь;
не поднимают пыли
Недостатки:
значительные тяговые усилия для
перемещения вдоль забоя
Лемехо-отвальные органы погрузки
В настоящее время лемехо-отвальные
погрузочные органы применяются только в
стругах.
Это позволяет совмещать в одной конструкции
функции отделения угля от массива и его
погрузки на забойный конвейер
Лемехо-отвальные органы погрузки
Производительность (т/с) лемехо-отвального органа
по погрузке:
Q гр H р h V с
H р - расчетная мощность пласта, м;
h - толщина снимаемой стругом стружки, м;
V с - скорость перемещения струга вдоль лавы, м/с;
- плотность угля, т/м3.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Результирующая сила погрузки угля стругом, Н
Fп F1 F2 F3 F4 F5
F1 - сила внедрения погрузочной поверхности струга в
F2
F3
F4
F5
штабель угля, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга до уровня высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга выше высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля на конвейер, Н;
- сила сопротивления внутреннему трению в
штабеле угля перед стругом, Н.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку лемехом
струга, кВт
Pпогр
Vп
Fп V п
60 1000
- скорость перемещения струга, м/мин;
Ковшовые органы погрузки
Применяются на буровых проходческих комбайнах с
роторными или планетарными органами
разрушения
Проходческий комплекс Союз – 19
Комбайн проходческий ПК-8МА
Ковшовые органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
высокая надежность и долговечность,
повышенный механический КПД,
отсутствие своего отдельного привода
Недостатки:
существенное снижение производительности
при погрузке влажной горной массы (склонной к
налипанию);
частота вращения ковшей ограничена
возможностью их разгрузки в верхнем
положении
Ковшовые органы погрузки
Производительность (м3/с) ковшового органа по
погрузке:
Q гр V к i n
V к - емкость ковша, м3;
i - число ковшей;
n - частота вращения ковшей, мин-1;
=0,1-0,15 - коэффициент заполнения ковшей
Ковшовые органы погрузки
Критическая частота вращения ротора с учетом сил
трения породы о стенки ковша, мин-1
n кр
30
g 1 f
R
g - ускорение свободного падения, м/с2;
R - радиус луча, на котором крепится ковш, м;
f = 0,3-0,4 - коэффициент трения породы о стенки ковша
Ковшовые органы погрузки
Окружное усилие на ковше при зачерпывании
горной массы из штабеля, Н
P
k V к
k -удельное сопротивление породы зачерпыванию
(0,1...0,2 МПа);
- длина пути зачерпывания, м;
V к - ёмкость ковша, м3
Ковшовые органы погрузки
Мощность, расходуемая на зачерпывание горной
массы, кВт
Nз
P in
60000
Ковшовые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на подъем горной массы
породы на высоту разгрузки
(диаметр проходимой выработки), кВт
Np
Vк i n g D
60000
- насыпная плотность породы в ковше, т/м3;
g
- ускорение свободного падения, м/с2;
D - диаметр проходимой выработки, м
Ковшовые органы погрузки
Суммарная мощность привода ковшового грузчика,
кВт
N кг N з N п
V к i n k g D
60000
Погрузочные нагребающие лапы
Применяются на стреловых проходческих
комбайнах и буропогрузочных и погрузочных
машинах
Машина буропогрузочная БПР
Погрузочные нагребающие лапы
Достоинства:
обеспечивают хорошую погрузку крупнокусковой
скальной горной породы;
обеспечивают достаточно высокую
производительность;
имеют относительно простую конструкцию;
имеют удовлетворительную надежность
Погрузочные нагребающие лапы
Технологический цикл погрузки нагребающими
лапами состоит из следующих операций:
- внедрение лапы в штабель породы;
- зачерпывание породы;
- перемещение породы по наклонной плите грузчика
до передаточного конвейера;
- холостое движение лапы
Погрузочные нагребающие лапы
Производительность (м3/с) нагребающей лапы по
погрузке:
Qл Vл z n
V л - объем горной массы, транспортируемый лапой за
один ход качания, м3;
z - число нагребающих лап;
n - частота качания лап, с-1
Погрузочные нагребающие лапы
Объем породы, м3, транспортируемый лапой за
один ход качания
V л 0 ,5 B з d т hгр
B з - ширина передней кромки плиты стола грузчика, м;
d m - расстояние между траекториями движения лап,
hг р
которое ориентировочно равно диаметру ведущих
дисков, м;
- средняя высота слоя нагребаемой породы, которая
принимается равной (1,0...2,0) высоты нагребающей
лапы, м;
Погрузочные нагребающие лапы
Работа (Дж), совершаемая лапой за одно качание,
определяется суммированием работ на отрыв породы от штабеля,
перемещения её по плите стола грузчика и подъёма на высоту разгрузки
на передаточный конвейер
Aл W р k ш G hп f п
W - сопротивление отрыву породы от штабеля, Н;
р - путь, проходимый лапой при отделении породы от
штабеля, м;
k ш = 2 - коэффициент заштыбовки;
G - вес породы, перемещаемый лапой, Н;
h п - высота погрузки на передаточный конвейер, м;
f - коэффициент трения породы по плите грузчика;
- путь, проходимый породой по плите грузчика, м.
п
Погрузочные нагребающие лапы
Сопротивление отрыву породы от штабеля, Н
W в kв
- длина внедряющейся в штабель кромки
лапы,
м;
в
k-вудельное сопротивление внедрения лапы, Н/м.
Погрузочные нагребающие лапы
Вес породы, перемещаемый лапой, Н:
G Vл g
g
- насыпная плотность породы, т/м3;
- ускорение свободного падения, м/с2.
Погрузочные нагребающие лапы
Мощность привода лапы, кВт
Nл
Aл n
- КПД привода лапы
Slide 19
Доцент Кухарь В.Ю.
кафедра горных машин и
инжиниринга, ГВУЗ "НГУ"
Курс
Технология и оборудование
горного производства
Лекция 10
ОРГАНЫ ПОГРУЗКИ ГОРНЫХ КОМБАЙНОВ
Механизированная погрузка отбитой горной
массы производится при выемке пологих и
наклонных (до 35) пластов и проходке
горизонтальных и наклонных выработок.
При выемке крутых пластов и проходке
восстающих выработок транспортирование
отбитой горной массы от органа разрушения
производится самотеком под действием сил
гравитации.
Механическая погрузка отбитой горной массы
представляет собой две технологические
операции:
- зачерпывание разрушенной горной массы
- транспортирование ее к месту погрузки
(на лавовый или штрековый конвейер,
вагонетки или другие транспортные средства).
У современных очистных комбайнов
операции зачерпывания и транспортировки
совмещены и реализованы в конструкции
самого органа разрушения.
Такое совмещение функций в одном органе
упрощает конструкцию, уменьшает габариты
очистного комбайна и обеспечивает его работу
при минимальном обнажении кровли.
У проходческих комбайнов совмещение
операций зачерпывания и транспортировки
практически невозможно.
Зачерпывающая часть у этих комбайнов
осуществляет захват отбитой породы из
штабеля и производит погрузку ее на
передаточный конвейер (скребковый или
ленточный), который располагается вдоль
продольной оси комбайна, является второй
частью погрузочного органа и транспортирует
породу до перегружателя, штрекового
конвейера или вагонетки.
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- обеспечивать максимальную производительность
комбайна в конкретных условиях эксплуатации, то
есть должно обеспечиваться условие
Q гр Q к
Q гр Q к
Q гр (2...3)Q
когда поток поступающей на погрузку
отбитой породы постоянен
(буровые проходческие комбайны)
к
когда возможно внезапное
увеличение объема погружаемой
породы
(стреловые проходческие комбайны)
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- производить погрузку отбитой горной массы без
большого просыпания по всему фронту работы
органа разрушения с эффективной зачисткой почвы;
- не переизмельчать транспортируемую породу;
- обеспечивать дополнительное разрушение
нетранспортабельных кусков;
- иметь минимальную энергоемкость процесса
погрузки;
Требования, предъявляемые к органам погрузки
-не вызывать повышенного пылеобразования;
- обеспечивать возможность самозарубки очистного
комбайна в пласт;
- быть простым по устройству, легким и удобным в
монтаже и демонтаже;
- иметь минимальные габаритные размеры и массу
при высокой эксплуатационной надежности
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по характеру взаимодействия с погружаемой горной
массой
статические, не имеющие
специального привода
активные, имеющие
специальный привод и
конструктивные элементы
для дробления негабаритных
кусков породы и
перемещения разрушенной
горной массы
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с вертикально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с горизонтально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
шнековые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
барабанные
с вертикальной осью вращения
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
лемехо-отвальные
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
ковшовые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
загребающие
лапы
загребающие
звезды
Скребковые органы погрузки
Ранее широко использовались на
широкозахватных очистных комбайнах и первых
серийных отечественных стреловых
проходческих комбайнах
Широкозахватный очистной комбайн
«Донбасс»
Стреловой проходческий комбайн
ПК3М
Скребковые органы погрузки
В настоящее время скребковые органы погрузки
применяются на проходческих комбайнах
Машина поддирочно-погрузочная
МПР
Стреловой проходческий комбайн
КПЛ
Скребковые органы погрузки
Недостатки:
- значительное переизмельчение угля и
пылеобразование;
- низкий механический КПД и интенсивный износ
элементов направляющих ручьев бара и самой
цепи;
- значительные габаритные размеры и масса;
ограниченные возможности по погрузке
крупнокусковой крепкой породы
Шнековые органы погрузки
Совмещают в себе одновременно функцию
разрушения пласта и погрузки разрушенной
массы на забойный конвейер
Узкозахватный очистной комбайн
К-500
Проходческо-очистной комбайн
Урал-10А
Шнековые органы погрузки
Достоинства:
достаточно простая конструкция;
относительно высокий механический КПД;
повышенная прочность и долговечность
Шнековые органы погрузки
Производительность (м3/с) шнекового органа
разрушения по погрузке:
'
n 2
ш
2
D ш d ш S
Qш
N з и
4
cos ш
n - частота вращения шнека, с-1;
наружный диаметр шнека, м;
d ш - диаметр ступицы шнека, м;
'
S - шаг спирали шнека, м;
ш - толщина лопасти шнека, м;
ш - угол подъема лопасти шнека;
N з - число заходов шнека;
и - коэффициент использования сечения шнека на
выходе.
Dш -
Шнековые органы погрузки
Частота вращения шнекового органа разрушения по
условию отсутствия заштыбовки должна быть
больше критической его частоты вращения, с-1:
n кр
4 В з V пр Н р k 1 Н 0
2
Dш
2
dш
'
ш
S
N з
cos ш
и
В з - ширина захвата органа разрушения, м;
V пр
Нр
k1
- расчетная скорость подачи комбайна, м/с;
- расчетная мощность пласта, м;
- коэффициент, учитывающий часть угля,
подлежащего погрузке
Шнековые органы погрузки
Производительность шнека по погрузке
увеличивается в 1,5 - 2,0 раза с применением
зачистных щитков, которые удерживают отбитый
уголь в зоне шнека.
Шнековые органы погрузки
Сила сопротивления погрузке породы для
шнекового органа разрушения, Н
при работе без подпорного щитка Fпогр 100 h об
при работе с подпорным щитком Fпогр 350 hоб
подача за один оборот шнека
h об
100 V пр
n
Шнековые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку шнеком,
определяется из выражения, кВт
Pпогр
F погр D и n
60 1000
Лемехо-отвальные органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
повышенная прочность и долговечность;
не измельчают отбитый уголь;
не поднимают пыли
Недостатки:
значительные тяговые усилия для
перемещения вдоль забоя
Лемехо-отвальные органы погрузки
В настоящее время лемехо-отвальные
погрузочные органы применяются только в
стругах.
Это позволяет совмещать в одной конструкции
функции отделения угля от массива и его
погрузки на забойный конвейер
Лемехо-отвальные органы погрузки
Производительность (т/с) лемехо-отвального органа
по погрузке:
Q гр H р h V с
H р - расчетная мощность пласта, м;
h - толщина снимаемой стругом стружки, м;
V с - скорость перемещения струга вдоль лавы, м/с;
- плотность угля, т/м3.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Результирующая сила погрузки угля стругом, Н
Fп F1 F2 F3 F4 F5
F1 - сила внедрения погрузочной поверхности струга в
F2
F3
F4
F5
штабель угля, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга до уровня высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга выше высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля на конвейер, Н;
- сила сопротивления внутреннему трению в
штабеле угля перед стругом, Н.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку лемехом
струга, кВт
Pпогр
Vп
Fп V п
60 1000
- скорость перемещения струга, м/мин;
Ковшовые органы погрузки
Применяются на буровых проходческих комбайнах с
роторными или планетарными органами
разрушения
Проходческий комплекс Союз – 19
Комбайн проходческий ПК-8МА
Ковшовые органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
высокая надежность и долговечность,
повышенный механический КПД,
отсутствие своего отдельного привода
Недостатки:
существенное снижение производительности
при погрузке влажной горной массы (склонной к
налипанию);
частота вращения ковшей ограничена
возможностью их разгрузки в верхнем
положении
Ковшовые органы погрузки
Производительность (м3/с) ковшового органа по
погрузке:
Q гр V к i n
V к - емкость ковша, м3;
i - число ковшей;
n - частота вращения ковшей, мин-1;
=0,1-0,15 - коэффициент заполнения ковшей
Ковшовые органы погрузки
Критическая частота вращения ротора с учетом сил
трения породы о стенки ковша, мин-1
n кр
30
g 1 f
R
g - ускорение свободного падения, м/с2;
R - радиус луча, на котором крепится ковш, м;
f = 0,3-0,4 - коэффициент трения породы о стенки ковша
Ковшовые органы погрузки
Окружное усилие на ковше при зачерпывании
горной массы из штабеля, Н
P
k V к
k -удельное сопротивление породы зачерпыванию
(0,1...0,2 МПа);
- длина пути зачерпывания, м;
V к - ёмкость ковша, м3
Ковшовые органы погрузки
Мощность, расходуемая на зачерпывание горной
массы, кВт
Nз
P in
60000
Ковшовые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на подъем горной массы
породы на высоту разгрузки
(диаметр проходимой выработки), кВт
Np
Vк i n g D
60000
- насыпная плотность породы в ковше, т/м3;
g
- ускорение свободного падения, м/с2;
D - диаметр проходимой выработки, м
Ковшовые органы погрузки
Суммарная мощность привода ковшового грузчика,
кВт
N кг N з N п
V к i n k g D
60000
Погрузочные нагребающие лапы
Применяются на стреловых проходческих
комбайнах и буропогрузочных и погрузочных
машинах
Машина буропогрузочная БПР
Погрузочные нагребающие лапы
Достоинства:
обеспечивают хорошую погрузку крупнокусковой
скальной горной породы;
обеспечивают достаточно высокую
производительность;
имеют относительно простую конструкцию;
имеют удовлетворительную надежность
Погрузочные нагребающие лапы
Технологический цикл погрузки нагребающими
лапами состоит из следующих операций:
- внедрение лапы в штабель породы;
- зачерпывание породы;
- перемещение породы по наклонной плите грузчика
до передаточного конвейера;
- холостое движение лапы
Погрузочные нагребающие лапы
Производительность (м3/с) нагребающей лапы по
погрузке:
Qл Vл z n
V л - объем горной массы, транспортируемый лапой за
один ход качания, м3;
z - число нагребающих лап;
n - частота качания лап, с-1
Погрузочные нагребающие лапы
Объем породы, м3, транспортируемый лапой за
один ход качания
V л 0 ,5 B з d т hгр
B з - ширина передней кромки плиты стола грузчика, м;
d m - расстояние между траекториями движения лап,
hг р
которое ориентировочно равно диаметру ведущих
дисков, м;
- средняя высота слоя нагребаемой породы, которая
принимается равной (1,0...2,0) высоты нагребающей
лапы, м;
Погрузочные нагребающие лапы
Работа (Дж), совершаемая лапой за одно качание,
определяется суммированием работ на отрыв породы от штабеля,
перемещения её по плите стола грузчика и подъёма на высоту разгрузки
на передаточный конвейер
Aл W р k ш G hп f п
W - сопротивление отрыву породы от штабеля, Н;
р - путь, проходимый лапой при отделении породы от
штабеля, м;
k ш = 2 - коэффициент заштыбовки;
G - вес породы, перемещаемый лапой, Н;
h п - высота погрузки на передаточный конвейер, м;
f - коэффициент трения породы по плите грузчика;
- путь, проходимый породой по плите грузчика, м.
п
Погрузочные нагребающие лапы
Сопротивление отрыву породы от штабеля, Н
W в kв
- длина внедряющейся в штабель кромки
лапы,
м;
в
k-вудельное сопротивление внедрения лапы, Н/м.
Погрузочные нагребающие лапы
Вес породы, перемещаемый лапой, Н:
G Vл g
g
- насыпная плотность породы, т/м3;
- ускорение свободного падения, м/с2.
Погрузочные нагребающие лапы
Мощность привода лапы, кВт
Nл
Aл n
- КПД привода лапы
Slide 20
Доцент Кухарь В.Ю.
кафедра горных машин и
инжиниринга, ГВУЗ "НГУ"
Курс
Технология и оборудование
горного производства
Лекция 10
ОРГАНЫ ПОГРУЗКИ ГОРНЫХ КОМБАЙНОВ
Механизированная погрузка отбитой горной
массы производится при выемке пологих и
наклонных (до 35) пластов и проходке
горизонтальных и наклонных выработок.
При выемке крутых пластов и проходке
восстающих выработок транспортирование
отбитой горной массы от органа разрушения
производится самотеком под действием сил
гравитации.
Механическая погрузка отбитой горной массы
представляет собой две технологические
операции:
- зачерпывание разрушенной горной массы
- транспортирование ее к месту погрузки
(на лавовый или штрековый конвейер,
вагонетки или другие транспортные средства).
У современных очистных комбайнов
операции зачерпывания и транспортировки
совмещены и реализованы в конструкции
самого органа разрушения.
Такое совмещение функций в одном органе
упрощает конструкцию, уменьшает габариты
очистного комбайна и обеспечивает его работу
при минимальном обнажении кровли.
У проходческих комбайнов совмещение
операций зачерпывания и транспортировки
практически невозможно.
Зачерпывающая часть у этих комбайнов
осуществляет захват отбитой породы из
штабеля и производит погрузку ее на
передаточный конвейер (скребковый или
ленточный), который располагается вдоль
продольной оси комбайна, является второй
частью погрузочного органа и транспортирует
породу до перегружателя, штрекового
конвейера или вагонетки.
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- обеспечивать максимальную производительность
комбайна в конкретных условиях эксплуатации, то
есть должно обеспечиваться условие
Q гр Q к
Q гр Q к
Q гр (2...3)Q
когда поток поступающей на погрузку
отбитой породы постоянен
(буровые проходческие комбайны)
к
когда возможно внезапное
увеличение объема погружаемой
породы
(стреловые проходческие комбайны)
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- производить погрузку отбитой горной массы без
большого просыпания по всему фронту работы
органа разрушения с эффективной зачисткой почвы;
- не переизмельчать транспортируемую породу;
- обеспечивать дополнительное разрушение
нетранспортабельных кусков;
- иметь минимальную энергоемкость процесса
погрузки;
Требования, предъявляемые к органам погрузки
-не вызывать повышенного пылеобразования;
- обеспечивать возможность самозарубки очистного
комбайна в пласт;
- быть простым по устройству, легким и удобным в
монтаже и демонтаже;
- иметь минимальные габаритные размеры и массу
при высокой эксплуатационной надежности
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по характеру взаимодействия с погружаемой горной
массой
статические, не имеющие
специального привода
активные, имеющие
специальный привод и
конструктивные элементы
для дробления негабаритных
кусков породы и
перемещения разрушенной
горной массы
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с вертикально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с горизонтально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
шнековые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
барабанные
с вертикальной осью вращения
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
лемехо-отвальные
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
ковшовые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
загребающие
лапы
загребающие
звезды
Скребковые органы погрузки
Ранее широко использовались на
широкозахватных очистных комбайнах и первых
серийных отечественных стреловых
проходческих комбайнах
Широкозахватный очистной комбайн
«Донбасс»
Стреловой проходческий комбайн
ПК3М
Скребковые органы погрузки
В настоящее время скребковые органы погрузки
применяются на проходческих комбайнах
Машина поддирочно-погрузочная
МПР
Стреловой проходческий комбайн
КПЛ
Скребковые органы погрузки
Недостатки:
- значительное переизмельчение угля и
пылеобразование;
- низкий механический КПД и интенсивный износ
элементов направляющих ручьев бара и самой
цепи;
- значительные габаритные размеры и масса;
ограниченные возможности по погрузке
крупнокусковой крепкой породы
Шнековые органы погрузки
Совмещают в себе одновременно функцию
разрушения пласта и погрузки разрушенной
массы на забойный конвейер
Узкозахватный очистной комбайн
К-500
Проходческо-очистной комбайн
Урал-10А
Шнековые органы погрузки
Достоинства:
достаточно простая конструкция;
относительно высокий механический КПД;
повышенная прочность и долговечность
Шнековые органы погрузки
Производительность (м3/с) шнекового органа
разрушения по погрузке:
'
n 2
ш
2
D ш d ш S
Qш
N з и
4
cos ш
n - частота вращения шнека, с-1;
наружный диаметр шнека, м;
d ш - диаметр ступицы шнека, м;
'
S - шаг спирали шнека, м;
ш - толщина лопасти шнека, м;
ш - угол подъема лопасти шнека;
N з - число заходов шнека;
и - коэффициент использования сечения шнека на
выходе.
Dш -
Шнековые органы погрузки
Частота вращения шнекового органа разрушения по
условию отсутствия заштыбовки должна быть
больше критической его частоты вращения, с-1:
n кр
4 В з V пр Н р k 1 Н 0
2
Dш
2
dш
'
ш
S
N з
cos ш
и
В з - ширина захвата органа разрушения, м;
V пр
Нр
k1
- расчетная скорость подачи комбайна, м/с;
- расчетная мощность пласта, м;
- коэффициент, учитывающий часть угля,
подлежащего погрузке
Шнековые органы погрузки
Производительность шнека по погрузке
увеличивается в 1,5 - 2,0 раза с применением
зачистных щитков, которые удерживают отбитый
уголь в зоне шнека.
Шнековые органы погрузки
Сила сопротивления погрузке породы для
шнекового органа разрушения, Н
при работе без подпорного щитка Fпогр 100 h об
при работе с подпорным щитком Fпогр 350 hоб
подача за один оборот шнека
h об
100 V пр
n
Шнековые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку шнеком,
определяется из выражения, кВт
Pпогр
F погр D и n
60 1000
Лемехо-отвальные органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
повышенная прочность и долговечность;
не измельчают отбитый уголь;
не поднимают пыли
Недостатки:
значительные тяговые усилия для
перемещения вдоль забоя
Лемехо-отвальные органы погрузки
В настоящее время лемехо-отвальные
погрузочные органы применяются только в
стругах.
Это позволяет совмещать в одной конструкции
функции отделения угля от массива и его
погрузки на забойный конвейер
Лемехо-отвальные органы погрузки
Производительность (т/с) лемехо-отвального органа
по погрузке:
Q гр H р h V с
H р - расчетная мощность пласта, м;
h - толщина снимаемой стругом стружки, м;
V с - скорость перемещения струга вдоль лавы, м/с;
- плотность угля, т/м3.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Результирующая сила погрузки угля стругом, Н
Fп F1 F2 F3 F4 F5
F1 - сила внедрения погрузочной поверхности струга в
F2
F3
F4
F5
штабель угля, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга до уровня высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга выше высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля на конвейер, Н;
- сила сопротивления внутреннему трению в
штабеле угля перед стругом, Н.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку лемехом
струга, кВт
Pпогр
Vп
Fп V п
60 1000
- скорость перемещения струга, м/мин;
Ковшовые органы погрузки
Применяются на буровых проходческих комбайнах с
роторными или планетарными органами
разрушения
Проходческий комплекс Союз – 19
Комбайн проходческий ПК-8МА
Ковшовые органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
высокая надежность и долговечность,
повышенный механический КПД,
отсутствие своего отдельного привода
Недостатки:
существенное снижение производительности
при погрузке влажной горной массы (склонной к
налипанию);
частота вращения ковшей ограничена
возможностью их разгрузки в верхнем
положении
Ковшовые органы погрузки
Производительность (м3/с) ковшового органа по
погрузке:
Q гр V к i n
V к - емкость ковша, м3;
i - число ковшей;
n - частота вращения ковшей, мин-1;
=0,1-0,15 - коэффициент заполнения ковшей
Ковшовые органы погрузки
Критическая частота вращения ротора с учетом сил
трения породы о стенки ковша, мин-1
n кр
30
g 1 f
R
g - ускорение свободного падения, м/с2;
R - радиус луча, на котором крепится ковш, м;
f = 0,3-0,4 - коэффициент трения породы о стенки ковша
Ковшовые органы погрузки
Окружное усилие на ковше при зачерпывании
горной массы из штабеля, Н
P
k V к
k -удельное сопротивление породы зачерпыванию
(0,1...0,2 МПа);
- длина пути зачерпывания, м;
V к - ёмкость ковша, м3
Ковшовые органы погрузки
Мощность, расходуемая на зачерпывание горной
массы, кВт
Nз
P in
60000
Ковшовые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на подъем горной массы
породы на высоту разгрузки
(диаметр проходимой выработки), кВт
Np
Vк i n g D
60000
- насыпная плотность породы в ковше, т/м3;
g
- ускорение свободного падения, м/с2;
D - диаметр проходимой выработки, м
Ковшовые органы погрузки
Суммарная мощность привода ковшового грузчика,
кВт
N кг N з N п
V к i n k g D
60000
Погрузочные нагребающие лапы
Применяются на стреловых проходческих
комбайнах и буропогрузочных и погрузочных
машинах
Машина буропогрузочная БПР
Погрузочные нагребающие лапы
Достоинства:
обеспечивают хорошую погрузку крупнокусковой
скальной горной породы;
обеспечивают достаточно высокую
производительность;
имеют относительно простую конструкцию;
имеют удовлетворительную надежность
Погрузочные нагребающие лапы
Технологический цикл погрузки нагребающими
лапами состоит из следующих операций:
- внедрение лапы в штабель породы;
- зачерпывание породы;
- перемещение породы по наклонной плите грузчика
до передаточного конвейера;
- холостое движение лапы
Погрузочные нагребающие лапы
Производительность (м3/с) нагребающей лапы по
погрузке:
Qл Vл z n
V л - объем горной массы, транспортируемый лапой за
один ход качания, м3;
z - число нагребающих лап;
n - частота качания лап, с-1
Погрузочные нагребающие лапы
Объем породы, м3, транспортируемый лапой за
один ход качания
V л 0 ,5 B з d т hгр
B з - ширина передней кромки плиты стола грузчика, м;
d m - расстояние между траекториями движения лап,
hг р
которое ориентировочно равно диаметру ведущих
дисков, м;
- средняя высота слоя нагребаемой породы, которая
принимается равной (1,0...2,0) высоты нагребающей
лапы, м;
Погрузочные нагребающие лапы
Работа (Дж), совершаемая лапой за одно качание,
определяется суммированием работ на отрыв породы от штабеля,
перемещения её по плите стола грузчика и подъёма на высоту разгрузки
на передаточный конвейер
Aл W р k ш G hп f п
W - сопротивление отрыву породы от штабеля, Н;
р - путь, проходимый лапой при отделении породы от
штабеля, м;
k ш = 2 - коэффициент заштыбовки;
G - вес породы, перемещаемый лапой, Н;
h п - высота погрузки на передаточный конвейер, м;
f - коэффициент трения породы по плите грузчика;
- путь, проходимый породой по плите грузчика, м.
п
Погрузочные нагребающие лапы
Сопротивление отрыву породы от штабеля, Н
W в kв
- длина внедряющейся в штабель кромки
лапы,
м;
в
k-вудельное сопротивление внедрения лапы, Н/м.
Погрузочные нагребающие лапы
Вес породы, перемещаемый лапой, Н:
G Vл g
g
- насыпная плотность породы, т/м3;
- ускорение свободного падения, м/с2.
Погрузочные нагребающие лапы
Мощность привода лапы, кВт
Nл
Aл n
- КПД привода лапы
Slide 21
Доцент Кухарь В.Ю.
кафедра горных машин и
инжиниринга, ГВУЗ "НГУ"
Курс
Технология и оборудование
горного производства
Лекция 10
ОРГАНЫ ПОГРУЗКИ ГОРНЫХ КОМБАЙНОВ
Механизированная погрузка отбитой горной
массы производится при выемке пологих и
наклонных (до 35) пластов и проходке
горизонтальных и наклонных выработок.
При выемке крутых пластов и проходке
восстающих выработок транспортирование
отбитой горной массы от органа разрушения
производится самотеком под действием сил
гравитации.
Механическая погрузка отбитой горной массы
представляет собой две технологические
операции:
- зачерпывание разрушенной горной массы
- транспортирование ее к месту погрузки
(на лавовый или штрековый конвейер,
вагонетки или другие транспортные средства).
У современных очистных комбайнов
операции зачерпывания и транспортировки
совмещены и реализованы в конструкции
самого органа разрушения.
Такое совмещение функций в одном органе
упрощает конструкцию, уменьшает габариты
очистного комбайна и обеспечивает его работу
при минимальном обнажении кровли.
У проходческих комбайнов совмещение
операций зачерпывания и транспортировки
практически невозможно.
Зачерпывающая часть у этих комбайнов
осуществляет захват отбитой породы из
штабеля и производит погрузку ее на
передаточный конвейер (скребковый или
ленточный), который располагается вдоль
продольной оси комбайна, является второй
частью погрузочного органа и транспортирует
породу до перегружателя, штрекового
конвейера или вагонетки.
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- обеспечивать максимальную производительность
комбайна в конкретных условиях эксплуатации, то
есть должно обеспечиваться условие
Q гр Q к
Q гр Q к
Q гр (2...3)Q
когда поток поступающей на погрузку
отбитой породы постоянен
(буровые проходческие комбайны)
к
когда возможно внезапное
увеличение объема погружаемой
породы
(стреловые проходческие комбайны)
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- производить погрузку отбитой горной массы без
большого просыпания по всему фронту работы
органа разрушения с эффективной зачисткой почвы;
- не переизмельчать транспортируемую породу;
- обеспечивать дополнительное разрушение
нетранспортабельных кусков;
- иметь минимальную энергоемкость процесса
погрузки;
Требования, предъявляемые к органам погрузки
-не вызывать повышенного пылеобразования;
- обеспечивать возможность самозарубки очистного
комбайна в пласт;
- быть простым по устройству, легким и удобным в
монтаже и демонтаже;
- иметь минимальные габаритные размеры и массу
при высокой эксплуатационной надежности
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по характеру взаимодействия с погружаемой горной
массой
статические, не имеющие
специального привода
активные, имеющие
специальный привод и
конструктивные элементы
для дробления негабаритных
кусков породы и
перемещения разрушенной
горной массы
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с вертикально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с горизонтально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
шнековые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
барабанные
с вертикальной осью вращения
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
лемехо-отвальные
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
ковшовые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
загребающие
лапы
загребающие
звезды
Скребковые органы погрузки
Ранее широко использовались на
широкозахватных очистных комбайнах и первых
серийных отечественных стреловых
проходческих комбайнах
Широкозахватный очистной комбайн
«Донбасс»
Стреловой проходческий комбайн
ПК3М
Скребковые органы погрузки
В настоящее время скребковые органы погрузки
применяются на проходческих комбайнах
Машина поддирочно-погрузочная
МПР
Стреловой проходческий комбайн
КПЛ
Скребковые органы погрузки
Недостатки:
- значительное переизмельчение угля и
пылеобразование;
- низкий механический КПД и интенсивный износ
элементов направляющих ручьев бара и самой
цепи;
- значительные габаритные размеры и масса;
ограниченные возможности по погрузке
крупнокусковой крепкой породы
Шнековые органы погрузки
Совмещают в себе одновременно функцию
разрушения пласта и погрузки разрушенной
массы на забойный конвейер
Узкозахватный очистной комбайн
К-500
Проходческо-очистной комбайн
Урал-10А
Шнековые органы погрузки
Достоинства:
достаточно простая конструкция;
относительно высокий механический КПД;
повышенная прочность и долговечность
Шнековые органы погрузки
Производительность (м3/с) шнекового органа
разрушения по погрузке:
'
n 2
ш
2
D ш d ш S
Qш
N з и
4
cos ш
n - частота вращения шнека, с-1;
наружный диаметр шнека, м;
d ш - диаметр ступицы шнека, м;
'
S - шаг спирали шнека, м;
ш - толщина лопасти шнека, м;
ш - угол подъема лопасти шнека;
N з - число заходов шнека;
и - коэффициент использования сечения шнека на
выходе.
Dш -
Шнековые органы погрузки
Частота вращения шнекового органа разрушения по
условию отсутствия заштыбовки должна быть
больше критической его частоты вращения, с-1:
n кр
4 В з V пр Н р k 1 Н 0
2
Dш
2
dш
'
ш
S
N з
cos ш
и
В з - ширина захвата органа разрушения, м;
V пр
Нр
k1
- расчетная скорость подачи комбайна, м/с;
- расчетная мощность пласта, м;
- коэффициент, учитывающий часть угля,
подлежащего погрузке
Шнековые органы погрузки
Производительность шнека по погрузке
увеличивается в 1,5 - 2,0 раза с применением
зачистных щитков, которые удерживают отбитый
уголь в зоне шнека.
Шнековые органы погрузки
Сила сопротивления погрузке породы для
шнекового органа разрушения, Н
при работе без подпорного щитка Fпогр 100 h об
при работе с подпорным щитком Fпогр 350 hоб
подача за один оборот шнека
h об
100 V пр
n
Шнековые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку шнеком,
определяется из выражения, кВт
Pпогр
F погр D и n
60 1000
Лемехо-отвальные органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
повышенная прочность и долговечность;
не измельчают отбитый уголь;
не поднимают пыли
Недостатки:
значительные тяговые усилия для
перемещения вдоль забоя
Лемехо-отвальные органы погрузки
В настоящее время лемехо-отвальные
погрузочные органы применяются только в
стругах.
Это позволяет совмещать в одной конструкции
функции отделения угля от массива и его
погрузки на забойный конвейер
Лемехо-отвальные органы погрузки
Производительность (т/с) лемехо-отвального органа
по погрузке:
Q гр H р h V с
H р - расчетная мощность пласта, м;
h - толщина снимаемой стругом стружки, м;
V с - скорость перемещения струга вдоль лавы, м/с;
- плотность угля, т/м3.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Результирующая сила погрузки угля стругом, Н
Fп F1 F2 F3 F4 F5
F1 - сила внедрения погрузочной поверхности струга в
F2
F3
F4
F5
штабель угля, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга до уровня высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга выше высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля на конвейер, Н;
- сила сопротивления внутреннему трению в
штабеле угля перед стругом, Н.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку лемехом
струга, кВт
Pпогр
Vп
Fп V п
60 1000
- скорость перемещения струга, м/мин;
Ковшовые органы погрузки
Применяются на буровых проходческих комбайнах с
роторными или планетарными органами
разрушения
Проходческий комплекс Союз – 19
Комбайн проходческий ПК-8МА
Ковшовые органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
высокая надежность и долговечность,
повышенный механический КПД,
отсутствие своего отдельного привода
Недостатки:
существенное снижение производительности
при погрузке влажной горной массы (склонной к
налипанию);
частота вращения ковшей ограничена
возможностью их разгрузки в верхнем
положении
Ковшовые органы погрузки
Производительность (м3/с) ковшового органа по
погрузке:
Q гр V к i n
V к - емкость ковша, м3;
i - число ковшей;
n - частота вращения ковшей, мин-1;
=0,1-0,15 - коэффициент заполнения ковшей
Ковшовые органы погрузки
Критическая частота вращения ротора с учетом сил
трения породы о стенки ковша, мин-1
n кр
30
g 1 f
R
g - ускорение свободного падения, м/с2;
R - радиус луча, на котором крепится ковш, м;
f = 0,3-0,4 - коэффициент трения породы о стенки ковша
Ковшовые органы погрузки
Окружное усилие на ковше при зачерпывании
горной массы из штабеля, Н
P
k V к
k -удельное сопротивление породы зачерпыванию
(0,1...0,2 МПа);
- длина пути зачерпывания, м;
V к - ёмкость ковша, м3
Ковшовые органы погрузки
Мощность, расходуемая на зачерпывание горной
массы, кВт
Nз
P in
60000
Ковшовые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на подъем горной массы
породы на высоту разгрузки
(диаметр проходимой выработки), кВт
Np
Vк i n g D
60000
- насыпная плотность породы в ковше, т/м3;
g
- ускорение свободного падения, м/с2;
D - диаметр проходимой выработки, м
Ковшовые органы погрузки
Суммарная мощность привода ковшового грузчика,
кВт
N кг N з N п
V к i n k g D
60000
Погрузочные нагребающие лапы
Применяются на стреловых проходческих
комбайнах и буропогрузочных и погрузочных
машинах
Машина буропогрузочная БПР
Погрузочные нагребающие лапы
Достоинства:
обеспечивают хорошую погрузку крупнокусковой
скальной горной породы;
обеспечивают достаточно высокую
производительность;
имеют относительно простую конструкцию;
имеют удовлетворительную надежность
Погрузочные нагребающие лапы
Технологический цикл погрузки нагребающими
лапами состоит из следующих операций:
- внедрение лапы в штабель породы;
- зачерпывание породы;
- перемещение породы по наклонной плите грузчика
до передаточного конвейера;
- холостое движение лапы
Погрузочные нагребающие лапы
Производительность (м3/с) нагребающей лапы по
погрузке:
Qл Vл z n
V л - объем горной массы, транспортируемый лапой за
один ход качания, м3;
z - число нагребающих лап;
n - частота качания лап, с-1
Погрузочные нагребающие лапы
Объем породы, м3, транспортируемый лапой за
один ход качания
V л 0 ,5 B з d т hгр
B з - ширина передней кромки плиты стола грузчика, м;
d m - расстояние между траекториями движения лап,
hг р
которое ориентировочно равно диаметру ведущих
дисков, м;
- средняя высота слоя нагребаемой породы, которая
принимается равной (1,0...2,0) высоты нагребающей
лапы, м;
Погрузочные нагребающие лапы
Работа (Дж), совершаемая лапой за одно качание,
определяется суммированием работ на отрыв породы от штабеля,
перемещения её по плите стола грузчика и подъёма на высоту разгрузки
на передаточный конвейер
Aл W р k ш G hп f п
W - сопротивление отрыву породы от штабеля, Н;
р - путь, проходимый лапой при отделении породы от
штабеля, м;
k ш = 2 - коэффициент заштыбовки;
G - вес породы, перемещаемый лапой, Н;
h п - высота погрузки на передаточный конвейер, м;
f - коэффициент трения породы по плите грузчика;
- путь, проходимый породой по плите грузчика, м.
п
Погрузочные нагребающие лапы
Сопротивление отрыву породы от штабеля, Н
W в kв
- длина внедряющейся в штабель кромки
лапы,
м;
в
k-вудельное сопротивление внедрения лапы, Н/м.
Погрузочные нагребающие лапы
Вес породы, перемещаемый лапой, Н:
G Vл g
g
- насыпная плотность породы, т/м3;
- ускорение свободного падения, м/с2.
Погрузочные нагребающие лапы
Мощность привода лапы, кВт
Nл
Aл n
- КПД привода лапы
Slide 22
Доцент Кухарь В.Ю.
кафедра горных машин и
инжиниринга, ГВУЗ "НГУ"
Курс
Технология и оборудование
горного производства
Лекция 10
ОРГАНЫ ПОГРУЗКИ ГОРНЫХ КОМБАЙНОВ
Механизированная погрузка отбитой горной
массы производится при выемке пологих и
наклонных (до 35) пластов и проходке
горизонтальных и наклонных выработок.
При выемке крутых пластов и проходке
восстающих выработок транспортирование
отбитой горной массы от органа разрушения
производится самотеком под действием сил
гравитации.
Механическая погрузка отбитой горной массы
представляет собой две технологические
операции:
- зачерпывание разрушенной горной массы
- транспортирование ее к месту погрузки
(на лавовый или штрековый конвейер,
вагонетки или другие транспортные средства).
У современных очистных комбайнов
операции зачерпывания и транспортировки
совмещены и реализованы в конструкции
самого органа разрушения.
Такое совмещение функций в одном органе
упрощает конструкцию, уменьшает габариты
очистного комбайна и обеспечивает его работу
при минимальном обнажении кровли.
У проходческих комбайнов совмещение
операций зачерпывания и транспортировки
практически невозможно.
Зачерпывающая часть у этих комбайнов
осуществляет захват отбитой породы из
штабеля и производит погрузку ее на
передаточный конвейер (скребковый или
ленточный), который располагается вдоль
продольной оси комбайна, является второй
частью погрузочного органа и транспортирует
породу до перегружателя, штрекового
конвейера или вагонетки.
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- обеспечивать максимальную производительность
комбайна в конкретных условиях эксплуатации, то
есть должно обеспечиваться условие
Q гр Q к
Q гр Q к
Q гр (2...3)Q
когда поток поступающей на погрузку
отбитой породы постоянен
(буровые проходческие комбайны)
к
когда возможно внезапное
увеличение объема погружаемой
породы
(стреловые проходческие комбайны)
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- производить погрузку отбитой горной массы без
большого просыпания по всему фронту работы
органа разрушения с эффективной зачисткой почвы;
- не переизмельчать транспортируемую породу;
- обеспечивать дополнительное разрушение
нетранспортабельных кусков;
- иметь минимальную энергоемкость процесса
погрузки;
Требования, предъявляемые к органам погрузки
-не вызывать повышенного пылеобразования;
- обеспечивать возможность самозарубки очистного
комбайна в пласт;
- быть простым по устройству, легким и удобным в
монтаже и демонтаже;
- иметь минимальные габаритные размеры и массу
при высокой эксплуатационной надежности
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по характеру взаимодействия с погружаемой горной
массой
статические, не имеющие
специального привода
активные, имеющие
специальный привод и
конструктивные элементы
для дробления негабаритных
кусков породы и
перемещения разрушенной
горной массы
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с вертикально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с горизонтально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
шнековые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
барабанные
с вертикальной осью вращения
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
лемехо-отвальные
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
ковшовые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
загребающие
лапы
загребающие
звезды
Скребковые органы погрузки
Ранее широко использовались на
широкозахватных очистных комбайнах и первых
серийных отечественных стреловых
проходческих комбайнах
Широкозахватный очистной комбайн
«Донбасс»
Стреловой проходческий комбайн
ПК3М
Скребковые органы погрузки
В настоящее время скребковые органы погрузки
применяются на проходческих комбайнах
Машина поддирочно-погрузочная
МПР
Стреловой проходческий комбайн
КПЛ
Скребковые органы погрузки
Недостатки:
- значительное переизмельчение угля и
пылеобразование;
- низкий механический КПД и интенсивный износ
элементов направляющих ручьев бара и самой
цепи;
- значительные габаритные размеры и масса;
ограниченные возможности по погрузке
крупнокусковой крепкой породы
Шнековые органы погрузки
Совмещают в себе одновременно функцию
разрушения пласта и погрузки разрушенной
массы на забойный конвейер
Узкозахватный очистной комбайн
К-500
Проходческо-очистной комбайн
Урал-10А
Шнековые органы погрузки
Достоинства:
достаточно простая конструкция;
относительно высокий механический КПД;
повышенная прочность и долговечность
Шнековые органы погрузки
Производительность (м3/с) шнекового органа
разрушения по погрузке:
'
n 2
ш
2
D ш d ш S
Qш
N з и
4
cos ш
n - частота вращения шнека, с-1;
наружный диаметр шнека, м;
d ш - диаметр ступицы шнека, м;
'
S - шаг спирали шнека, м;
ш - толщина лопасти шнека, м;
ш - угол подъема лопасти шнека;
N з - число заходов шнека;
и - коэффициент использования сечения шнека на
выходе.
Dш -
Шнековые органы погрузки
Частота вращения шнекового органа разрушения по
условию отсутствия заштыбовки должна быть
больше критической его частоты вращения, с-1:
n кр
4 В з V пр Н р k 1 Н 0
2
Dш
2
dш
'
ш
S
N з
cos ш
и
В з - ширина захвата органа разрушения, м;
V пр
Нр
k1
- расчетная скорость подачи комбайна, м/с;
- расчетная мощность пласта, м;
- коэффициент, учитывающий часть угля,
подлежащего погрузке
Шнековые органы погрузки
Производительность шнека по погрузке
увеличивается в 1,5 - 2,0 раза с применением
зачистных щитков, которые удерживают отбитый
уголь в зоне шнека.
Шнековые органы погрузки
Сила сопротивления погрузке породы для
шнекового органа разрушения, Н
при работе без подпорного щитка Fпогр 100 h об
при работе с подпорным щитком Fпогр 350 hоб
подача за один оборот шнека
h об
100 V пр
n
Шнековые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку шнеком,
определяется из выражения, кВт
Pпогр
F погр D и n
60 1000
Лемехо-отвальные органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
повышенная прочность и долговечность;
не измельчают отбитый уголь;
не поднимают пыли
Недостатки:
значительные тяговые усилия для
перемещения вдоль забоя
Лемехо-отвальные органы погрузки
В настоящее время лемехо-отвальные
погрузочные органы применяются только в
стругах.
Это позволяет совмещать в одной конструкции
функции отделения угля от массива и его
погрузки на забойный конвейер
Лемехо-отвальные органы погрузки
Производительность (т/с) лемехо-отвального органа
по погрузке:
Q гр H р h V с
H р - расчетная мощность пласта, м;
h - толщина снимаемой стругом стружки, м;
V с - скорость перемещения струга вдоль лавы, м/с;
- плотность угля, т/м3.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Результирующая сила погрузки угля стругом, Н
Fп F1 F2 F3 F4 F5
F1 - сила внедрения погрузочной поверхности струга в
F2
F3
F4
F5
штабель угля, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга до уровня высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга выше высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля на конвейер, Н;
- сила сопротивления внутреннему трению в
штабеле угля перед стругом, Н.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку лемехом
струга, кВт
Pпогр
Vп
Fп V п
60 1000
- скорость перемещения струга, м/мин;
Ковшовые органы погрузки
Применяются на буровых проходческих комбайнах с
роторными или планетарными органами
разрушения
Проходческий комплекс Союз – 19
Комбайн проходческий ПК-8МА
Ковшовые органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
высокая надежность и долговечность,
повышенный механический КПД,
отсутствие своего отдельного привода
Недостатки:
существенное снижение производительности
при погрузке влажной горной массы (склонной к
налипанию);
частота вращения ковшей ограничена
возможностью их разгрузки в верхнем
положении
Ковшовые органы погрузки
Производительность (м3/с) ковшового органа по
погрузке:
Q гр V к i n
V к - емкость ковша, м3;
i - число ковшей;
n - частота вращения ковшей, мин-1;
=0,1-0,15 - коэффициент заполнения ковшей
Ковшовые органы погрузки
Критическая частота вращения ротора с учетом сил
трения породы о стенки ковша, мин-1
n кр
30
g 1 f
R
g - ускорение свободного падения, м/с2;
R - радиус луча, на котором крепится ковш, м;
f = 0,3-0,4 - коэффициент трения породы о стенки ковша
Ковшовые органы погрузки
Окружное усилие на ковше при зачерпывании
горной массы из штабеля, Н
P
k V к
k -удельное сопротивление породы зачерпыванию
(0,1...0,2 МПа);
- длина пути зачерпывания, м;
V к - ёмкость ковша, м3
Ковшовые органы погрузки
Мощность, расходуемая на зачерпывание горной
массы, кВт
Nз
P in
60000
Ковшовые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на подъем горной массы
породы на высоту разгрузки
(диаметр проходимой выработки), кВт
Np
Vк i n g D
60000
- насыпная плотность породы в ковше, т/м3;
g
- ускорение свободного падения, м/с2;
D - диаметр проходимой выработки, м
Ковшовые органы погрузки
Суммарная мощность привода ковшового грузчика,
кВт
N кг N з N п
V к i n k g D
60000
Погрузочные нагребающие лапы
Применяются на стреловых проходческих
комбайнах и буропогрузочных и погрузочных
машинах
Машина буропогрузочная БПР
Погрузочные нагребающие лапы
Достоинства:
обеспечивают хорошую погрузку крупнокусковой
скальной горной породы;
обеспечивают достаточно высокую
производительность;
имеют относительно простую конструкцию;
имеют удовлетворительную надежность
Погрузочные нагребающие лапы
Технологический цикл погрузки нагребающими
лапами состоит из следующих операций:
- внедрение лапы в штабель породы;
- зачерпывание породы;
- перемещение породы по наклонной плите грузчика
до передаточного конвейера;
- холостое движение лапы
Погрузочные нагребающие лапы
Производительность (м3/с) нагребающей лапы по
погрузке:
Qл Vл z n
V л - объем горной массы, транспортируемый лапой за
один ход качания, м3;
z - число нагребающих лап;
n - частота качания лап, с-1
Погрузочные нагребающие лапы
Объем породы, м3, транспортируемый лапой за
один ход качания
V л 0 ,5 B з d т hгр
B з - ширина передней кромки плиты стола грузчика, м;
d m - расстояние между траекториями движения лап,
hг р
которое ориентировочно равно диаметру ведущих
дисков, м;
- средняя высота слоя нагребаемой породы, которая
принимается равной (1,0...2,0) высоты нагребающей
лапы, м;
Погрузочные нагребающие лапы
Работа (Дж), совершаемая лапой за одно качание,
определяется суммированием работ на отрыв породы от штабеля,
перемещения её по плите стола грузчика и подъёма на высоту разгрузки
на передаточный конвейер
Aл W р k ш G hп f п
W - сопротивление отрыву породы от штабеля, Н;
р - путь, проходимый лапой при отделении породы от
штабеля, м;
k ш = 2 - коэффициент заштыбовки;
G - вес породы, перемещаемый лапой, Н;
h п - высота погрузки на передаточный конвейер, м;
f - коэффициент трения породы по плите грузчика;
- путь, проходимый породой по плите грузчика, м.
п
Погрузочные нагребающие лапы
Сопротивление отрыву породы от штабеля, Н
W в kв
- длина внедряющейся в штабель кромки
лапы,
м;
в
k-вудельное сопротивление внедрения лапы, Н/м.
Погрузочные нагребающие лапы
Вес породы, перемещаемый лапой, Н:
G Vл g
g
- насыпная плотность породы, т/м3;
- ускорение свободного падения, м/с2.
Погрузочные нагребающие лапы
Мощность привода лапы, кВт
Nл
Aл n
- КПД привода лапы
Slide 23
Доцент Кухарь В.Ю.
кафедра горных машин и
инжиниринга, ГВУЗ "НГУ"
Курс
Технология и оборудование
горного производства
Лекция 10
ОРГАНЫ ПОГРУЗКИ ГОРНЫХ КОМБАЙНОВ
Механизированная погрузка отбитой горной
массы производится при выемке пологих и
наклонных (до 35) пластов и проходке
горизонтальных и наклонных выработок.
При выемке крутых пластов и проходке
восстающих выработок транспортирование
отбитой горной массы от органа разрушения
производится самотеком под действием сил
гравитации.
Механическая погрузка отбитой горной массы
представляет собой две технологические
операции:
- зачерпывание разрушенной горной массы
- транспортирование ее к месту погрузки
(на лавовый или штрековый конвейер,
вагонетки или другие транспортные средства).
У современных очистных комбайнов
операции зачерпывания и транспортировки
совмещены и реализованы в конструкции
самого органа разрушения.
Такое совмещение функций в одном органе
упрощает конструкцию, уменьшает габариты
очистного комбайна и обеспечивает его работу
при минимальном обнажении кровли.
У проходческих комбайнов совмещение
операций зачерпывания и транспортировки
практически невозможно.
Зачерпывающая часть у этих комбайнов
осуществляет захват отбитой породы из
штабеля и производит погрузку ее на
передаточный конвейер (скребковый или
ленточный), который располагается вдоль
продольной оси комбайна, является второй
частью погрузочного органа и транспортирует
породу до перегружателя, штрекового
конвейера или вагонетки.
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- обеспечивать максимальную производительность
комбайна в конкретных условиях эксплуатации, то
есть должно обеспечиваться условие
Q гр Q к
Q гр Q к
Q гр (2...3)Q
когда поток поступающей на погрузку
отбитой породы постоянен
(буровые проходческие комбайны)
к
когда возможно внезапное
увеличение объема погружаемой
породы
(стреловые проходческие комбайны)
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- производить погрузку отбитой горной массы без
большого просыпания по всему фронту работы
органа разрушения с эффективной зачисткой почвы;
- не переизмельчать транспортируемую породу;
- обеспечивать дополнительное разрушение
нетранспортабельных кусков;
- иметь минимальную энергоемкость процесса
погрузки;
Требования, предъявляемые к органам погрузки
-не вызывать повышенного пылеобразования;
- обеспечивать возможность самозарубки очистного
комбайна в пласт;
- быть простым по устройству, легким и удобным в
монтаже и демонтаже;
- иметь минимальные габаритные размеры и массу
при высокой эксплуатационной надежности
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по характеру взаимодействия с погружаемой горной
массой
статические, не имеющие
специального привода
активные, имеющие
специальный привод и
конструктивные элементы
для дробления негабаритных
кусков породы и
перемещения разрушенной
горной массы
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с вертикально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с горизонтально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
шнековые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
барабанные
с вертикальной осью вращения
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
лемехо-отвальные
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
ковшовые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
загребающие
лапы
загребающие
звезды
Скребковые органы погрузки
Ранее широко использовались на
широкозахватных очистных комбайнах и первых
серийных отечественных стреловых
проходческих комбайнах
Широкозахватный очистной комбайн
«Донбасс»
Стреловой проходческий комбайн
ПК3М
Скребковые органы погрузки
В настоящее время скребковые органы погрузки
применяются на проходческих комбайнах
Машина поддирочно-погрузочная
МПР
Стреловой проходческий комбайн
КПЛ
Скребковые органы погрузки
Недостатки:
- значительное переизмельчение угля и
пылеобразование;
- низкий механический КПД и интенсивный износ
элементов направляющих ручьев бара и самой
цепи;
- значительные габаритные размеры и масса;
ограниченные возможности по погрузке
крупнокусковой крепкой породы
Шнековые органы погрузки
Совмещают в себе одновременно функцию
разрушения пласта и погрузки разрушенной
массы на забойный конвейер
Узкозахватный очистной комбайн
К-500
Проходческо-очистной комбайн
Урал-10А
Шнековые органы погрузки
Достоинства:
достаточно простая конструкция;
относительно высокий механический КПД;
повышенная прочность и долговечность
Шнековые органы погрузки
Производительность (м3/с) шнекового органа
разрушения по погрузке:
'
n 2
ш
2
D ш d ш S
Qш
N з и
4
cos ш
n - частота вращения шнека, с-1;
наружный диаметр шнека, м;
d ш - диаметр ступицы шнека, м;
'
S - шаг спирали шнека, м;
ш - толщина лопасти шнека, м;
ш - угол подъема лопасти шнека;
N з - число заходов шнека;
и - коэффициент использования сечения шнека на
выходе.
Dш -
Шнековые органы погрузки
Частота вращения шнекового органа разрушения по
условию отсутствия заштыбовки должна быть
больше критической его частоты вращения, с-1:
n кр
4 В з V пр Н р k 1 Н 0
2
Dш
2
dш
'
ш
S
N з
cos ш
и
В з - ширина захвата органа разрушения, м;
V пр
Нр
k1
- расчетная скорость подачи комбайна, м/с;
- расчетная мощность пласта, м;
- коэффициент, учитывающий часть угля,
подлежащего погрузке
Шнековые органы погрузки
Производительность шнека по погрузке
увеличивается в 1,5 - 2,0 раза с применением
зачистных щитков, которые удерживают отбитый
уголь в зоне шнека.
Шнековые органы погрузки
Сила сопротивления погрузке породы для
шнекового органа разрушения, Н
при работе без подпорного щитка Fпогр 100 h об
при работе с подпорным щитком Fпогр 350 hоб
подача за один оборот шнека
h об
100 V пр
n
Шнековые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку шнеком,
определяется из выражения, кВт
Pпогр
F погр D и n
60 1000
Лемехо-отвальные органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
повышенная прочность и долговечность;
не измельчают отбитый уголь;
не поднимают пыли
Недостатки:
значительные тяговые усилия для
перемещения вдоль забоя
Лемехо-отвальные органы погрузки
В настоящее время лемехо-отвальные
погрузочные органы применяются только в
стругах.
Это позволяет совмещать в одной конструкции
функции отделения угля от массива и его
погрузки на забойный конвейер
Лемехо-отвальные органы погрузки
Производительность (т/с) лемехо-отвального органа
по погрузке:
Q гр H р h V с
H р - расчетная мощность пласта, м;
h - толщина снимаемой стругом стружки, м;
V с - скорость перемещения струга вдоль лавы, м/с;
- плотность угля, т/м3.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Результирующая сила погрузки угля стругом, Н
Fп F1 F2 F3 F4 F5
F1 - сила внедрения погрузочной поверхности струга в
F2
F3
F4
F5
штабель угля, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга до уровня высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга выше высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля на конвейер, Н;
- сила сопротивления внутреннему трению в
штабеле угля перед стругом, Н.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку лемехом
струга, кВт
Pпогр
Vп
Fп V п
60 1000
- скорость перемещения струга, м/мин;
Ковшовые органы погрузки
Применяются на буровых проходческих комбайнах с
роторными или планетарными органами
разрушения
Проходческий комплекс Союз – 19
Комбайн проходческий ПК-8МА
Ковшовые органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
высокая надежность и долговечность,
повышенный механический КПД,
отсутствие своего отдельного привода
Недостатки:
существенное снижение производительности
при погрузке влажной горной массы (склонной к
налипанию);
частота вращения ковшей ограничена
возможностью их разгрузки в верхнем
положении
Ковшовые органы погрузки
Производительность (м3/с) ковшового органа по
погрузке:
Q гр V к i n
V к - емкость ковша, м3;
i - число ковшей;
n - частота вращения ковшей, мин-1;
=0,1-0,15 - коэффициент заполнения ковшей
Ковшовые органы погрузки
Критическая частота вращения ротора с учетом сил
трения породы о стенки ковша, мин-1
n кр
30
g 1 f
R
g - ускорение свободного падения, м/с2;
R - радиус луча, на котором крепится ковш, м;
f = 0,3-0,4 - коэффициент трения породы о стенки ковша
Ковшовые органы погрузки
Окружное усилие на ковше при зачерпывании
горной массы из штабеля, Н
P
k V к
k -удельное сопротивление породы зачерпыванию
(0,1...0,2 МПа);
- длина пути зачерпывания, м;
V к - ёмкость ковша, м3
Ковшовые органы погрузки
Мощность, расходуемая на зачерпывание горной
массы, кВт
Nз
P in
60000
Ковшовые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на подъем горной массы
породы на высоту разгрузки
(диаметр проходимой выработки), кВт
Np
Vк i n g D
60000
- насыпная плотность породы в ковше, т/м3;
g
- ускорение свободного падения, м/с2;
D - диаметр проходимой выработки, м
Ковшовые органы погрузки
Суммарная мощность привода ковшового грузчика,
кВт
N кг N з N п
V к i n k g D
60000
Погрузочные нагребающие лапы
Применяются на стреловых проходческих
комбайнах и буропогрузочных и погрузочных
машинах
Машина буропогрузочная БПР
Погрузочные нагребающие лапы
Достоинства:
обеспечивают хорошую погрузку крупнокусковой
скальной горной породы;
обеспечивают достаточно высокую
производительность;
имеют относительно простую конструкцию;
имеют удовлетворительную надежность
Погрузочные нагребающие лапы
Технологический цикл погрузки нагребающими
лапами состоит из следующих операций:
- внедрение лапы в штабель породы;
- зачерпывание породы;
- перемещение породы по наклонной плите грузчика
до передаточного конвейера;
- холостое движение лапы
Погрузочные нагребающие лапы
Производительность (м3/с) нагребающей лапы по
погрузке:
Qл Vл z n
V л - объем горной массы, транспортируемый лапой за
один ход качания, м3;
z - число нагребающих лап;
n - частота качания лап, с-1
Погрузочные нагребающие лапы
Объем породы, м3, транспортируемый лапой за
один ход качания
V л 0 ,5 B з d т hгр
B з - ширина передней кромки плиты стола грузчика, м;
d m - расстояние между траекториями движения лап,
hг р
которое ориентировочно равно диаметру ведущих
дисков, м;
- средняя высота слоя нагребаемой породы, которая
принимается равной (1,0...2,0) высоты нагребающей
лапы, м;
Погрузочные нагребающие лапы
Работа (Дж), совершаемая лапой за одно качание,
определяется суммированием работ на отрыв породы от штабеля,
перемещения её по плите стола грузчика и подъёма на высоту разгрузки
на передаточный конвейер
Aл W р k ш G hп f п
W - сопротивление отрыву породы от штабеля, Н;
р - путь, проходимый лапой при отделении породы от
штабеля, м;
k ш = 2 - коэффициент заштыбовки;
G - вес породы, перемещаемый лапой, Н;
h п - высота погрузки на передаточный конвейер, м;
f - коэффициент трения породы по плите грузчика;
- путь, проходимый породой по плите грузчика, м.
п
Погрузочные нагребающие лапы
Сопротивление отрыву породы от штабеля, Н
W в kв
- длина внедряющейся в штабель кромки
лапы,
м;
в
k-вудельное сопротивление внедрения лапы, Н/м.
Погрузочные нагребающие лапы
Вес породы, перемещаемый лапой, Н:
G Vл g
g
- насыпная плотность породы, т/м3;
- ускорение свободного падения, м/с2.
Погрузочные нагребающие лапы
Мощность привода лапы, кВт
Nл
Aл n
- КПД привода лапы
Slide 24
Доцент Кухарь В.Ю.
кафедра горных машин и
инжиниринга, ГВУЗ "НГУ"
Курс
Технология и оборудование
горного производства
Лекция 10
ОРГАНЫ ПОГРУЗКИ ГОРНЫХ КОМБАЙНОВ
Механизированная погрузка отбитой горной
массы производится при выемке пологих и
наклонных (до 35) пластов и проходке
горизонтальных и наклонных выработок.
При выемке крутых пластов и проходке
восстающих выработок транспортирование
отбитой горной массы от органа разрушения
производится самотеком под действием сил
гравитации.
Механическая погрузка отбитой горной массы
представляет собой две технологические
операции:
- зачерпывание разрушенной горной массы
- транспортирование ее к месту погрузки
(на лавовый или штрековый конвейер,
вагонетки или другие транспортные средства).
У современных очистных комбайнов
операции зачерпывания и транспортировки
совмещены и реализованы в конструкции
самого органа разрушения.
Такое совмещение функций в одном органе
упрощает конструкцию, уменьшает габариты
очистного комбайна и обеспечивает его работу
при минимальном обнажении кровли.
У проходческих комбайнов совмещение
операций зачерпывания и транспортировки
практически невозможно.
Зачерпывающая часть у этих комбайнов
осуществляет захват отбитой породы из
штабеля и производит погрузку ее на
передаточный конвейер (скребковый или
ленточный), который располагается вдоль
продольной оси комбайна, является второй
частью погрузочного органа и транспортирует
породу до перегружателя, штрекового
конвейера или вагонетки.
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- обеспечивать максимальную производительность
комбайна в конкретных условиях эксплуатации, то
есть должно обеспечиваться условие
Q гр Q к
Q гр Q к
Q гр (2...3)Q
когда поток поступающей на погрузку
отбитой породы постоянен
(буровые проходческие комбайны)
к
когда возможно внезапное
увеличение объема погружаемой
породы
(стреловые проходческие комбайны)
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- производить погрузку отбитой горной массы без
большого просыпания по всему фронту работы
органа разрушения с эффективной зачисткой почвы;
- не переизмельчать транспортируемую породу;
- обеспечивать дополнительное разрушение
нетранспортабельных кусков;
- иметь минимальную энергоемкость процесса
погрузки;
Требования, предъявляемые к органам погрузки
-не вызывать повышенного пылеобразования;
- обеспечивать возможность самозарубки очистного
комбайна в пласт;
- быть простым по устройству, легким и удобным в
монтаже и демонтаже;
- иметь минимальные габаритные размеры и массу
при высокой эксплуатационной надежности
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по характеру взаимодействия с погружаемой горной
массой
статические, не имеющие
специального привода
активные, имеющие
специальный привод и
конструктивные элементы
для дробления негабаритных
кусков породы и
перемещения разрушенной
горной массы
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с вертикально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с горизонтально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
шнековые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
барабанные
с вертикальной осью вращения
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
лемехо-отвальные
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
ковшовые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
загребающие
лапы
загребающие
звезды
Скребковые органы погрузки
Ранее широко использовались на
широкозахватных очистных комбайнах и первых
серийных отечественных стреловых
проходческих комбайнах
Широкозахватный очистной комбайн
«Донбасс»
Стреловой проходческий комбайн
ПК3М
Скребковые органы погрузки
В настоящее время скребковые органы погрузки
применяются на проходческих комбайнах
Машина поддирочно-погрузочная
МПР
Стреловой проходческий комбайн
КПЛ
Скребковые органы погрузки
Недостатки:
- значительное переизмельчение угля и
пылеобразование;
- низкий механический КПД и интенсивный износ
элементов направляющих ручьев бара и самой
цепи;
- значительные габаритные размеры и масса;
ограниченные возможности по погрузке
крупнокусковой крепкой породы
Шнековые органы погрузки
Совмещают в себе одновременно функцию
разрушения пласта и погрузки разрушенной
массы на забойный конвейер
Узкозахватный очистной комбайн
К-500
Проходческо-очистной комбайн
Урал-10А
Шнековые органы погрузки
Достоинства:
достаточно простая конструкция;
относительно высокий механический КПД;
повышенная прочность и долговечность
Шнековые органы погрузки
Производительность (м3/с) шнекового органа
разрушения по погрузке:
'
n 2
ш
2
D ш d ш S
Qш
N з и
4
cos ш
n - частота вращения шнека, с-1;
наружный диаметр шнека, м;
d ш - диаметр ступицы шнека, м;
'
S - шаг спирали шнека, м;
ш - толщина лопасти шнека, м;
ш - угол подъема лопасти шнека;
N з - число заходов шнека;
и - коэффициент использования сечения шнека на
выходе.
Dш -
Шнековые органы погрузки
Частота вращения шнекового органа разрушения по
условию отсутствия заштыбовки должна быть
больше критической его частоты вращения, с-1:
n кр
4 В з V пр Н р k 1 Н 0
2
Dш
2
dш
'
ш
S
N з
cos ш
и
В з - ширина захвата органа разрушения, м;
V пр
Нр
k1
- расчетная скорость подачи комбайна, м/с;
- расчетная мощность пласта, м;
- коэффициент, учитывающий часть угля,
подлежащего погрузке
Шнековые органы погрузки
Производительность шнека по погрузке
увеличивается в 1,5 - 2,0 раза с применением
зачистных щитков, которые удерживают отбитый
уголь в зоне шнека.
Шнековые органы погрузки
Сила сопротивления погрузке породы для
шнекового органа разрушения, Н
при работе без подпорного щитка Fпогр 100 h об
при работе с подпорным щитком Fпогр 350 hоб
подача за один оборот шнека
h об
100 V пр
n
Шнековые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку шнеком,
определяется из выражения, кВт
Pпогр
F погр D и n
60 1000
Лемехо-отвальные органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
повышенная прочность и долговечность;
не измельчают отбитый уголь;
не поднимают пыли
Недостатки:
значительные тяговые усилия для
перемещения вдоль забоя
Лемехо-отвальные органы погрузки
В настоящее время лемехо-отвальные
погрузочные органы применяются только в
стругах.
Это позволяет совмещать в одной конструкции
функции отделения угля от массива и его
погрузки на забойный конвейер
Лемехо-отвальные органы погрузки
Производительность (т/с) лемехо-отвального органа
по погрузке:
Q гр H р h V с
H р - расчетная мощность пласта, м;
h - толщина снимаемой стругом стружки, м;
V с - скорость перемещения струга вдоль лавы, м/с;
- плотность угля, т/м3.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Результирующая сила погрузки угля стругом, Н
Fп F1 F2 F3 F4 F5
F1 - сила внедрения погрузочной поверхности струга в
F2
F3
F4
F5
штабель угля, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга до уровня высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга выше высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля на конвейер, Н;
- сила сопротивления внутреннему трению в
штабеле угля перед стругом, Н.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку лемехом
струга, кВт
Pпогр
Vп
Fп V п
60 1000
- скорость перемещения струга, м/мин;
Ковшовые органы погрузки
Применяются на буровых проходческих комбайнах с
роторными или планетарными органами
разрушения
Проходческий комплекс Союз – 19
Комбайн проходческий ПК-8МА
Ковшовые органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
высокая надежность и долговечность,
повышенный механический КПД,
отсутствие своего отдельного привода
Недостатки:
существенное снижение производительности
при погрузке влажной горной массы (склонной к
налипанию);
частота вращения ковшей ограничена
возможностью их разгрузки в верхнем
положении
Ковшовые органы погрузки
Производительность (м3/с) ковшового органа по
погрузке:
Q гр V к i n
V к - емкость ковша, м3;
i - число ковшей;
n - частота вращения ковшей, мин-1;
=0,1-0,15 - коэффициент заполнения ковшей
Ковшовые органы погрузки
Критическая частота вращения ротора с учетом сил
трения породы о стенки ковша, мин-1
n кр
30
g 1 f
R
g - ускорение свободного падения, м/с2;
R - радиус луча, на котором крепится ковш, м;
f = 0,3-0,4 - коэффициент трения породы о стенки ковша
Ковшовые органы погрузки
Окружное усилие на ковше при зачерпывании
горной массы из штабеля, Н
P
k V к
k -удельное сопротивление породы зачерпыванию
(0,1...0,2 МПа);
- длина пути зачерпывания, м;
V к - ёмкость ковша, м3
Ковшовые органы погрузки
Мощность, расходуемая на зачерпывание горной
массы, кВт
Nз
P in
60000
Ковшовые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на подъем горной массы
породы на высоту разгрузки
(диаметр проходимой выработки), кВт
Np
Vк i n g D
60000
- насыпная плотность породы в ковше, т/м3;
g
- ускорение свободного падения, м/с2;
D - диаметр проходимой выработки, м
Ковшовые органы погрузки
Суммарная мощность привода ковшового грузчика,
кВт
N кг N з N п
V к i n k g D
60000
Погрузочные нагребающие лапы
Применяются на стреловых проходческих
комбайнах и буропогрузочных и погрузочных
машинах
Машина буропогрузочная БПР
Погрузочные нагребающие лапы
Достоинства:
обеспечивают хорошую погрузку крупнокусковой
скальной горной породы;
обеспечивают достаточно высокую
производительность;
имеют относительно простую конструкцию;
имеют удовлетворительную надежность
Погрузочные нагребающие лапы
Технологический цикл погрузки нагребающими
лапами состоит из следующих операций:
- внедрение лапы в штабель породы;
- зачерпывание породы;
- перемещение породы по наклонной плите грузчика
до передаточного конвейера;
- холостое движение лапы
Погрузочные нагребающие лапы
Производительность (м3/с) нагребающей лапы по
погрузке:
Qл Vл z n
V л - объем горной массы, транспортируемый лапой за
один ход качания, м3;
z - число нагребающих лап;
n - частота качания лап, с-1
Погрузочные нагребающие лапы
Объем породы, м3, транспортируемый лапой за
один ход качания
V л 0 ,5 B з d т hгр
B з - ширина передней кромки плиты стола грузчика, м;
d m - расстояние между траекториями движения лап,
hг р
которое ориентировочно равно диаметру ведущих
дисков, м;
- средняя высота слоя нагребаемой породы, которая
принимается равной (1,0...2,0) высоты нагребающей
лапы, м;
Погрузочные нагребающие лапы
Работа (Дж), совершаемая лапой за одно качание,
определяется суммированием работ на отрыв породы от штабеля,
перемещения её по плите стола грузчика и подъёма на высоту разгрузки
на передаточный конвейер
Aл W р k ш G hп f п
W - сопротивление отрыву породы от штабеля, Н;
р - путь, проходимый лапой при отделении породы от
штабеля, м;
k ш = 2 - коэффициент заштыбовки;
G - вес породы, перемещаемый лапой, Н;
h п - высота погрузки на передаточный конвейер, м;
f - коэффициент трения породы по плите грузчика;
- путь, проходимый породой по плите грузчика, м.
п
Погрузочные нагребающие лапы
Сопротивление отрыву породы от штабеля, Н
W в kв
- длина внедряющейся в штабель кромки
лапы,
м;
в
k-вудельное сопротивление внедрения лапы, Н/м.
Погрузочные нагребающие лапы
Вес породы, перемещаемый лапой, Н:
G Vл g
g
- насыпная плотность породы, т/м3;
- ускорение свободного падения, м/с2.
Погрузочные нагребающие лапы
Мощность привода лапы, кВт
Nл
Aл n
- КПД привода лапы
Slide 25
Доцент Кухарь В.Ю.
кафедра горных машин и
инжиниринга, ГВУЗ "НГУ"
Курс
Технология и оборудование
горного производства
Лекция 10
ОРГАНЫ ПОГРУЗКИ ГОРНЫХ КОМБАЙНОВ
Механизированная погрузка отбитой горной
массы производится при выемке пологих и
наклонных (до 35) пластов и проходке
горизонтальных и наклонных выработок.
При выемке крутых пластов и проходке
восстающих выработок транспортирование
отбитой горной массы от органа разрушения
производится самотеком под действием сил
гравитации.
Механическая погрузка отбитой горной массы
представляет собой две технологические
операции:
- зачерпывание разрушенной горной массы
- транспортирование ее к месту погрузки
(на лавовый или штрековый конвейер,
вагонетки или другие транспортные средства).
У современных очистных комбайнов
операции зачерпывания и транспортировки
совмещены и реализованы в конструкции
самого органа разрушения.
Такое совмещение функций в одном органе
упрощает конструкцию, уменьшает габариты
очистного комбайна и обеспечивает его работу
при минимальном обнажении кровли.
У проходческих комбайнов совмещение
операций зачерпывания и транспортировки
практически невозможно.
Зачерпывающая часть у этих комбайнов
осуществляет захват отбитой породы из
штабеля и производит погрузку ее на
передаточный конвейер (скребковый или
ленточный), который располагается вдоль
продольной оси комбайна, является второй
частью погрузочного органа и транспортирует
породу до перегружателя, штрекового
конвейера или вагонетки.
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- обеспечивать максимальную производительность
комбайна в конкретных условиях эксплуатации, то
есть должно обеспечиваться условие
Q гр Q к
Q гр Q к
Q гр (2...3)Q
когда поток поступающей на погрузку
отбитой породы постоянен
(буровые проходческие комбайны)
к
когда возможно внезапное
увеличение объема погружаемой
породы
(стреловые проходческие комбайны)
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- производить погрузку отбитой горной массы без
большого просыпания по всему фронту работы
органа разрушения с эффективной зачисткой почвы;
- не переизмельчать транспортируемую породу;
- обеспечивать дополнительное разрушение
нетранспортабельных кусков;
- иметь минимальную энергоемкость процесса
погрузки;
Требования, предъявляемые к органам погрузки
-не вызывать повышенного пылеобразования;
- обеспечивать возможность самозарубки очистного
комбайна в пласт;
- быть простым по устройству, легким и удобным в
монтаже и демонтаже;
- иметь минимальные габаритные размеры и массу
при высокой эксплуатационной надежности
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по характеру взаимодействия с погружаемой горной
массой
статические, не имеющие
специального привода
активные, имеющие
специальный привод и
конструктивные элементы
для дробления негабаритных
кусков породы и
перемещения разрушенной
горной массы
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с вертикально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с горизонтально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
шнековые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
барабанные
с вертикальной осью вращения
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
лемехо-отвальные
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
ковшовые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
загребающие
лапы
загребающие
звезды
Скребковые органы погрузки
Ранее широко использовались на
широкозахватных очистных комбайнах и первых
серийных отечественных стреловых
проходческих комбайнах
Широкозахватный очистной комбайн
«Донбасс»
Стреловой проходческий комбайн
ПК3М
Скребковые органы погрузки
В настоящее время скребковые органы погрузки
применяются на проходческих комбайнах
Машина поддирочно-погрузочная
МПР
Стреловой проходческий комбайн
КПЛ
Скребковые органы погрузки
Недостатки:
- значительное переизмельчение угля и
пылеобразование;
- низкий механический КПД и интенсивный износ
элементов направляющих ручьев бара и самой
цепи;
- значительные габаритные размеры и масса;
ограниченные возможности по погрузке
крупнокусковой крепкой породы
Шнековые органы погрузки
Совмещают в себе одновременно функцию
разрушения пласта и погрузки разрушенной
массы на забойный конвейер
Узкозахватный очистной комбайн
К-500
Проходческо-очистной комбайн
Урал-10А
Шнековые органы погрузки
Достоинства:
достаточно простая конструкция;
относительно высокий механический КПД;
повышенная прочность и долговечность
Шнековые органы погрузки
Производительность (м3/с) шнекового органа
разрушения по погрузке:
'
n 2
ш
2
D ш d ш S
Qш
N з и
4
cos ш
n - частота вращения шнека, с-1;
наружный диаметр шнека, м;
d ш - диаметр ступицы шнека, м;
'
S - шаг спирали шнека, м;
ш - толщина лопасти шнека, м;
ш - угол подъема лопасти шнека;
N з - число заходов шнека;
и - коэффициент использования сечения шнека на
выходе.
Dш -
Шнековые органы погрузки
Частота вращения шнекового органа разрушения по
условию отсутствия заштыбовки должна быть
больше критической его частоты вращения, с-1:
n кр
4 В з V пр Н р k 1 Н 0
2
Dш
2
dш
'
ш
S
N з
cos ш
и
В з - ширина захвата органа разрушения, м;
V пр
Нр
k1
- расчетная скорость подачи комбайна, м/с;
- расчетная мощность пласта, м;
- коэффициент, учитывающий часть угля,
подлежащего погрузке
Шнековые органы погрузки
Производительность шнека по погрузке
увеличивается в 1,5 - 2,0 раза с применением
зачистных щитков, которые удерживают отбитый
уголь в зоне шнека.
Шнековые органы погрузки
Сила сопротивления погрузке породы для
шнекового органа разрушения, Н
при работе без подпорного щитка Fпогр 100 h об
при работе с подпорным щитком Fпогр 350 hоб
подача за один оборот шнека
h об
100 V пр
n
Шнековые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку шнеком,
определяется из выражения, кВт
Pпогр
F погр D и n
60 1000
Лемехо-отвальные органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
повышенная прочность и долговечность;
не измельчают отбитый уголь;
не поднимают пыли
Недостатки:
значительные тяговые усилия для
перемещения вдоль забоя
Лемехо-отвальные органы погрузки
В настоящее время лемехо-отвальные
погрузочные органы применяются только в
стругах.
Это позволяет совмещать в одной конструкции
функции отделения угля от массива и его
погрузки на забойный конвейер
Лемехо-отвальные органы погрузки
Производительность (т/с) лемехо-отвального органа
по погрузке:
Q гр H р h V с
H р - расчетная мощность пласта, м;
h - толщина снимаемой стругом стружки, м;
V с - скорость перемещения струга вдоль лавы, м/с;
- плотность угля, т/м3.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Результирующая сила погрузки угля стругом, Н
Fп F1 F2 F3 F4 F5
F1 - сила внедрения погрузочной поверхности струга в
F2
F3
F4
F5
штабель угля, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга до уровня высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга выше высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля на конвейер, Н;
- сила сопротивления внутреннему трению в
штабеле угля перед стругом, Н.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку лемехом
струга, кВт
Pпогр
Vп
Fп V п
60 1000
- скорость перемещения струга, м/мин;
Ковшовые органы погрузки
Применяются на буровых проходческих комбайнах с
роторными или планетарными органами
разрушения
Проходческий комплекс Союз – 19
Комбайн проходческий ПК-8МА
Ковшовые органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
высокая надежность и долговечность,
повышенный механический КПД,
отсутствие своего отдельного привода
Недостатки:
существенное снижение производительности
при погрузке влажной горной массы (склонной к
налипанию);
частота вращения ковшей ограничена
возможностью их разгрузки в верхнем
положении
Ковшовые органы погрузки
Производительность (м3/с) ковшового органа по
погрузке:
Q гр V к i n
V к - емкость ковша, м3;
i - число ковшей;
n - частота вращения ковшей, мин-1;
=0,1-0,15 - коэффициент заполнения ковшей
Ковшовые органы погрузки
Критическая частота вращения ротора с учетом сил
трения породы о стенки ковша, мин-1
n кр
30
g 1 f
R
g - ускорение свободного падения, м/с2;
R - радиус луча, на котором крепится ковш, м;
f = 0,3-0,4 - коэффициент трения породы о стенки ковша
Ковшовые органы погрузки
Окружное усилие на ковше при зачерпывании
горной массы из штабеля, Н
P
k V к
k -удельное сопротивление породы зачерпыванию
(0,1...0,2 МПа);
- длина пути зачерпывания, м;
V к - ёмкость ковша, м3
Ковшовые органы погрузки
Мощность, расходуемая на зачерпывание горной
массы, кВт
Nз
P in
60000
Ковшовые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на подъем горной массы
породы на высоту разгрузки
(диаметр проходимой выработки), кВт
Np
Vк i n g D
60000
- насыпная плотность породы в ковше, т/м3;
g
- ускорение свободного падения, м/с2;
D - диаметр проходимой выработки, м
Ковшовые органы погрузки
Суммарная мощность привода ковшового грузчика,
кВт
N кг N з N п
V к i n k g D
60000
Погрузочные нагребающие лапы
Применяются на стреловых проходческих
комбайнах и буропогрузочных и погрузочных
машинах
Машина буропогрузочная БПР
Погрузочные нагребающие лапы
Достоинства:
обеспечивают хорошую погрузку крупнокусковой
скальной горной породы;
обеспечивают достаточно высокую
производительность;
имеют относительно простую конструкцию;
имеют удовлетворительную надежность
Погрузочные нагребающие лапы
Технологический цикл погрузки нагребающими
лапами состоит из следующих операций:
- внедрение лапы в штабель породы;
- зачерпывание породы;
- перемещение породы по наклонной плите грузчика
до передаточного конвейера;
- холостое движение лапы
Погрузочные нагребающие лапы
Производительность (м3/с) нагребающей лапы по
погрузке:
Qл Vл z n
V л - объем горной массы, транспортируемый лапой за
один ход качания, м3;
z - число нагребающих лап;
n - частота качания лап, с-1
Погрузочные нагребающие лапы
Объем породы, м3, транспортируемый лапой за
один ход качания
V л 0 ,5 B з d т hгр
B з - ширина передней кромки плиты стола грузчика, м;
d m - расстояние между траекториями движения лап,
hг р
которое ориентировочно равно диаметру ведущих
дисков, м;
- средняя высота слоя нагребаемой породы, которая
принимается равной (1,0...2,0) высоты нагребающей
лапы, м;
Погрузочные нагребающие лапы
Работа (Дж), совершаемая лапой за одно качание,
определяется суммированием работ на отрыв породы от штабеля,
перемещения её по плите стола грузчика и подъёма на высоту разгрузки
на передаточный конвейер
Aл W р k ш G hп f п
W - сопротивление отрыву породы от штабеля, Н;
р - путь, проходимый лапой при отделении породы от
штабеля, м;
k ш = 2 - коэффициент заштыбовки;
G - вес породы, перемещаемый лапой, Н;
h п - высота погрузки на передаточный конвейер, м;
f - коэффициент трения породы по плите грузчика;
- путь, проходимый породой по плите грузчика, м.
п
Погрузочные нагребающие лапы
Сопротивление отрыву породы от штабеля, Н
W в kв
- длина внедряющейся в штабель кромки
лапы,
м;
в
k-вудельное сопротивление внедрения лапы, Н/м.
Погрузочные нагребающие лапы
Вес породы, перемещаемый лапой, Н:
G Vл g
g
- насыпная плотность породы, т/м3;
- ускорение свободного падения, м/с2.
Погрузочные нагребающие лапы
Мощность привода лапы, кВт
Nл
Aл n
- КПД привода лапы
Slide 26
Доцент Кухарь В.Ю.
кафедра горных машин и
инжиниринга, ГВУЗ "НГУ"
Курс
Технология и оборудование
горного производства
Лекция 10
ОРГАНЫ ПОГРУЗКИ ГОРНЫХ КОМБАЙНОВ
Механизированная погрузка отбитой горной
массы производится при выемке пологих и
наклонных (до 35) пластов и проходке
горизонтальных и наклонных выработок.
При выемке крутых пластов и проходке
восстающих выработок транспортирование
отбитой горной массы от органа разрушения
производится самотеком под действием сил
гравитации.
Механическая погрузка отбитой горной массы
представляет собой две технологические
операции:
- зачерпывание разрушенной горной массы
- транспортирование ее к месту погрузки
(на лавовый или штрековый конвейер,
вагонетки или другие транспортные средства).
У современных очистных комбайнов
операции зачерпывания и транспортировки
совмещены и реализованы в конструкции
самого органа разрушения.
Такое совмещение функций в одном органе
упрощает конструкцию, уменьшает габариты
очистного комбайна и обеспечивает его работу
при минимальном обнажении кровли.
У проходческих комбайнов совмещение
операций зачерпывания и транспортировки
практически невозможно.
Зачерпывающая часть у этих комбайнов
осуществляет захват отбитой породы из
штабеля и производит погрузку ее на
передаточный конвейер (скребковый или
ленточный), который располагается вдоль
продольной оси комбайна, является второй
частью погрузочного органа и транспортирует
породу до перегружателя, штрекового
конвейера или вагонетки.
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- обеспечивать максимальную производительность
комбайна в конкретных условиях эксплуатации, то
есть должно обеспечиваться условие
Q гр Q к
Q гр Q к
Q гр (2...3)Q
когда поток поступающей на погрузку
отбитой породы постоянен
(буровые проходческие комбайны)
к
когда возможно внезапное
увеличение объема погружаемой
породы
(стреловые проходческие комбайны)
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- производить погрузку отбитой горной массы без
большого просыпания по всему фронту работы
органа разрушения с эффективной зачисткой почвы;
- не переизмельчать транспортируемую породу;
- обеспечивать дополнительное разрушение
нетранспортабельных кусков;
- иметь минимальную энергоемкость процесса
погрузки;
Требования, предъявляемые к органам погрузки
-не вызывать повышенного пылеобразования;
- обеспечивать возможность самозарубки очистного
комбайна в пласт;
- быть простым по устройству, легким и удобным в
монтаже и демонтаже;
- иметь минимальные габаритные размеры и массу
при высокой эксплуатационной надежности
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по характеру взаимодействия с погружаемой горной
массой
статические, не имеющие
специального привода
активные, имеющие
специальный привод и
конструктивные элементы
для дробления негабаритных
кусков породы и
перемещения разрушенной
горной массы
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с вертикально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с горизонтально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
шнековые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
барабанные
с вертикальной осью вращения
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
лемехо-отвальные
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
ковшовые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
загребающие
лапы
загребающие
звезды
Скребковые органы погрузки
Ранее широко использовались на
широкозахватных очистных комбайнах и первых
серийных отечественных стреловых
проходческих комбайнах
Широкозахватный очистной комбайн
«Донбасс»
Стреловой проходческий комбайн
ПК3М
Скребковые органы погрузки
В настоящее время скребковые органы погрузки
применяются на проходческих комбайнах
Машина поддирочно-погрузочная
МПР
Стреловой проходческий комбайн
КПЛ
Скребковые органы погрузки
Недостатки:
- значительное переизмельчение угля и
пылеобразование;
- низкий механический КПД и интенсивный износ
элементов направляющих ручьев бара и самой
цепи;
- значительные габаритные размеры и масса;
ограниченные возможности по погрузке
крупнокусковой крепкой породы
Шнековые органы погрузки
Совмещают в себе одновременно функцию
разрушения пласта и погрузки разрушенной
массы на забойный конвейер
Узкозахватный очистной комбайн
К-500
Проходческо-очистной комбайн
Урал-10А
Шнековые органы погрузки
Достоинства:
достаточно простая конструкция;
относительно высокий механический КПД;
повышенная прочность и долговечность
Шнековые органы погрузки
Производительность (м3/с) шнекового органа
разрушения по погрузке:
'
n 2
ш
2
D ш d ш S
Qш
N з и
4
cos ш
n - частота вращения шнека, с-1;
наружный диаметр шнека, м;
d ш - диаметр ступицы шнека, м;
'
S - шаг спирали шнека, м;
ш - толщина лопасти шнека, м;
ш - угол подъема лопасти шнека;
N з - число заходов шнека;
и - коэффициент использования сечения шнека на
выходе.
Dш -
Шнековые органы погрузки
Частота вращения шнекового органа разрушения по
условию отсутствия заштыбовки должна быть
больше критической его частоты вращения, с-1:
n кр
4 В з V пр Н р k 1 Н 0
2
Dш
2
dш
'
ш
S
N з
cos ш
и
В з - ширина захвата органа разрушения, м;
V пр
Нр
k1
- расчетная скорость подачи комбайна, м/с;
- расчетная мощность пласта, м;
- коэффициент, учитывающий часть угля,
подлежащего погрузке
Шнековые органы погрузки
Производительность шнека по погрузке
увеличивается в 1,5 - 2,0 раза с применением
зачистных щитков, которые удерживают отбитый
уголь в зоне шнека.
Шнековые органы погрузки
Сила сопротивления погрузке породы для
шнекового органа разрушения, Н
при работе без подпорного щитка Fпогр 100 h об
при работе с подпорным щитком Fпогр 350 hоб
подача за один оборот шнека
h об
100 V пр
n
Шнековые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку шнеком,
определяется из выражения, кВт
Pпогр
F погр D и n
60 1000
Лемехо-отвальные органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
повышенная прочность и долговечность;
не измельчают отбитый уголь;
не поднимают пыли
Недостатки:
значительные тяговые усилия для
перемещения вдоль забоя
Лемехо-отвальные органы погрузки
В настоящее время лемехо-отвальные
погрузочные органы применяются только в
стругах.
Это позволяет совмещать в одной конструкции
функции отделения угля от массива и его
погрузки на забойный конвейер
Лемехо-отвальные органы погрузки
Производительность (т/с) лемехо-отвального органа
по погрузке:
Q гр H р h V с
H р - расчетная мощность пласта, м;
h - толщина снимаемой стругом стружки, м;
V с - скорость перемещения струга вдоль лавы, м/с;
- плотность угля, т/м3.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Результирующая сила погрузки угля стругом, Н
Fп F1 F2 F3 F4 F5
F1 - сила внедрения погрузочной поверхности струга в
F2
F3
F4
F5
штабель угля, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга до уровня высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга выше высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля на конвейер, Н;
- сила сопротивления внутреннему трению в
штабеле угля перед стругом, Н.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку лемехом
струга, кВт
Pпогр
Vп
Fп V п
60 1000
- скорость перемещения струга, м/мин;
Ковшовые органы погрузки
Применяются на буровых проходческих комбайнах с
роторными или планетарными органами
разрушения
Проходческий комплекс Союз – 19
Комбайн проходческий ПК-8МА
Ковшовые органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
высокая надежность и долговечность,
повышенный механический КПД,
отсутствие своего отдельного привода
Недостатки:
существенное снижение производительности
при погрузке влажной горной массы (склонной к
налипанию);
частота вращения ковшей ограничена
возможностью их разгрузки в верхнем
положении
Ковшовые органы погрузки
Производительность (м3/с) ковшового органа по
погрузке:
Q гр V к i n
V к - емкость ковша, м3;
i - число ковшей;
n - частота вращения ковшей, мин-1;
=0,1-0,15 - коэффициент заполнения ковшей
Ковшовые органы погрузки
Критическая частота вращения ротора с учетом сил
трения породы о стенки ковша, мин-1
n кр
30
g 1 f
R
g - ускорение свободного падения, м/с2;
R - радиус луча, на котором крепится ковш, м;
f = 0,3-0,4 - коэффициент трения породы о стенки ковша
Ковшовые органы погрузки
Окружное усилие на ковше при зачерпывании
горной массы из штабеля, Н
P
k V к
k -удельное сопротивление породы зачерпыванию
(0,1...0,2 МПа);
- длина пути зачерпывания, м;
V к - ёмкость ковша, м3
Ковшовые органы погрузки
Мощность, расходуемая на зачерпывание горной
массы, кВт
Nз
P in
60000
Ковшовые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на подъем горной массы
породы на высоту разгрузки
(диаметр проходимой выработки), кВт
Np
Vк i n g D
60000
- насыпная плотность породы в ковше, т/м3;
g
- ускорение свободного падения, м/с2;
D - диаметр проходимой выработки, м
Ковшовые органы погрузки
Суммарная мощность привода ковшового грузчика,
кВт
N кг N з N п
V к i n k g D
60000
Погрузочные нагребающие лапы
Применяются на стреловых проходческих
комбайнах и буропогрузочных и погрузочных
машинах
Машина буропогрузочная БПР
Погрузочные нагребающие лапы
Достоинства:
обеспечивают хорошую погрузку крупнокусковой
скальной горной породы;
обеспечивают достаточно высокую
производительность;
имеют относительно простую конструкцию;
имеют удовлетворительную надежность
Погрузочные нагребающие лапы
Технологический цикл погрузки нагребающими
лапами состоит из следующих операций:
- внедрение лапы в штабель породы;
- зачерпывание породы;
- перемещение породы по наклонной плите грузчика
до передаточного конвейера;
- холостое движение лапы
Погрузочные нагребающие лапы
Производительность (м3/с) нагребающей лапы по
погрузке:
Qл Vл z n
V л - объем горной массы, транспортируемый лапой за
один ход качания, м3;
z - число нагребающих лап;
n - частота качания лап, с-1
Погрузочные нагребающие лапы
Объем породы, м3, транспортируемый лапой за
один ход качания
V л 0 ,5 B з d т hгр
B з - ширина передней кромки плиты стола грузчика, м;
d m - расстояние между траекториями движения лап,
hг р
которое ориентировочно равно диаметру ведущих
дисков, м;
- средняя высота слоя нагребаемой породы, которая
принимается равной (1,0...2,0) высоты нагребающей
лапы, м;
Погрузочные нагребающие лапы
Работа (Дж), совершаемая лапой за одно качание,
определяется суммированием работ на отрыв породы от штабеля,
перемещения её по плите стола грузчика и подъёма на высоту разгрузки
на передаточный конвейер
Aл W р k ш G hп f п
W - сопротивление отрыву породы от штабеля, Н;
р - путь, проходимый лапой при отделении породы от
штабеля, м;
k ш = 2 - коэффициент заштыбовки;
G - вес породы, перемещаемый лапой, Н;
h п - высота погрузки на передаточный конвейер, м;
f - коэффициент трения породы по плите грузчика;
- путь, проходимый породой по плите грузчика, м.
п
Погрузочные нагребающие лапы
Сопротивление отрыву породы от штабеля, Н
W в kв
- длина внедряющейся в штабель кромки
лапы,
м;
в
k-вудельное сопротивление внедрения лапы, Н/м.
Погрузочные нагребающие лапы
Вес породы, перемещаемый лапой, Н:
G Vл g
g
- насыпная плотность породы, т/м3;
- ускорение свободного падения, м/с2.
Погрузочные нагребающие лапы
Мощность привода лапы, кВт
Nл
Aл n
- КПД привода лапы
Slide 27
Доцент Кухарь В.Ю.
кафедра горных машин и
инжиниринга, ГВУЗ "НГУ"
Курс
Технология и оборудование
горного производства
Лекция 10
ОРГАНЫ ПОГРУЗКИ ГОРНЫХ КОМБАЙНОВ
Механизированная погрузка отбитой горной
массы производится при выемке пологих и
наклонных (до 35) пластов и проходке
горизонтальных и наклонных выработок.
При выемке крутых пластов и проходке
восстающих выработок транспортирование
отбитой горной массы от органа разрушения
производится самотеком под действием сил
гравитации.
Механическая погрузка отбитой горной массы
представляет собой две технологические
операции:
- зачерпывание разрушенной горной массы
- транспортирование ее к месту погрузки
(на лавовый или штрековый конвейер,
вагонетки или другие транспортные средства).
У современных очистных комбайнов
операции зачерпывания и транспортировки
совмещены и реализованы в конструкции
самого органа разрушения.
Такое совмещение функций в одном органе
упрощает конструкцию, уменьшает габариты
очистного комбайна и обеспечивает его работу
при минимальном обнажении кровли.
У проходческих комбайнов совмещение
операций зачерпывания и транспортировки
практически невозможно.
Зачерпывающая часть у этих комбайнов
осуществляет захват отбитой породы из
штабеля и производит погрузку ее на
передаточный конвейер (скребковый или
ленточный), который располагается вдоль
продольной оси комбайна, является второй
частью погрузочного органа и транспортирует
породу до перегружателя, штрекового
конвейера или вагонетки.
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- обеспечивать максимальную производительность
комбайна в конкретных условиях эксплуатации, то
есть должно обеспечиваться условие
Q гр Q к
Q гр Q к
Q гр (2...3)Q
когда поток поступающей на погрузку
отбитой породы постоянен
(буровые проходческие комбайны)
к
когда возможно внезапное
увеличение объема погружаемой
породы
(стреловые проходческие комбайны)
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- производить погрузку отбитой горной массы без
большого просыпания по всему фронту работы
органа разрушения с эффективной зачисткой почвы;
- не переизмельчать транспортируемую породу;
- обеспечивать дополнительное разрушение
нетранспортабельных кусков;
- иметь минимальную энергоемкость процесса
погрузки;
Требования, предъявляемые к органам погрузки
-не вызывать повышенного пылеобразования;
- обеспечивать возможность самозарубки очистного
комбайна в пласт;
- быть простым по устройству, легким и удобным в
монтаже и демонтаже;
- иметь минимальные габаритные размеры и массу
при высокой эксплуатационной надежности
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по характеру взаимодействия с погружаемой горной
массой
статические, не имеющие
специального привода
активные, имеющие
специальный привод и
конструктивные элементы
для дробления негабаритных
кусков породы и
перемещения разрушенной
горной массы
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с вертикально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с горизонтально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
шнековые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
барабанные
с вертикальной осью вращения
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
лемехо-отвальные
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
ковшовые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
загребающие
лапы
загребающие
звезды
Скребковые органы погрузки
Ранее широко использовались на
широкозахватных очистных комбайнах и первых
серийных отечественных стреловых
проходческих комбайнах
Широкозахватный очистной комбайн
«Донбасс»
Стреловой проходческий комбайн
ПК3М
Скребковые органы погрузки
В настоящее время скребковые органы погрузки
применяются на проходческих комбайнах
Машина поддирочно-погрузочная
МПР
Стреловой проходческий комбайн
КПЛ
Скребковые органы погрузки
Недостатки:
- значительное переизмельчение угля и
пылеобразование;
- низкий механический КПД и интенсивный износ
элементов направляющих ручьев бара и самой
цепи;
- значительные габаритные размеры и масса;
ограниченные возможности по погрузке
крупнокусковой крепкой породы
Шнековые органы погрузки
Совмещают в себе одновременно функцию
разрушения пласта и погрузки разрушенной
массы на забойный конвейер
Узкозахватный очистной комбайн
К-500
Проходческо-очистной комбайн
Урал-10А
Шнековые органы погрузки
Достоинства:
достаточно простая конструкция;
относительно высокий механический КПД;
повышенная прочность и долговечность
Шнековые органы погрузки
Производительность (м3/с) шнекового органа
разрушения по погрузке:
'
n 2
ш
2
D ш d ш S
Qш
N з и
4
cos ш
n - частота вращения шнека, с-1;
наружный диаметр шнека, м;
d ш - диаметр ступицы шнека, м;
'
S - шаг спирали шнека, м;
ш - толщина лопасти шнека, м;
ш - угол подъема лопасти шнека;
N з - число заходов шнека;
и - коэффициент использования сечения шнека на
выходе.
Dш -
Шнековые органы погрузки
Частота вращения шнекового органа разрушения по
условию отсутствия заштыбовки должна быть
больше критической его частоты вращения, с-1:
n кр
4 В з V пр Н р k 1 Н 0
2
Dш
2
dш
'
ш
S
N з
cos ш
и
В з - ширина захвата органа разрушения, м;
V пр
Нр
k1
- расчетная скорость подачи комбайна, м/с;
- расчетная мощность пласта, м;
- коэффициент, учитывающий часть угля,
подлежащего погрузке
Шнековые органы погрузки
Производительность шнека по погрузке
увеличивается в 1,5 - 2,0 раза с применением
зачистных щитков, которые удерживают отбитый
уголь в зоне шнека.
Шнековые органы погрузки
Сила сопротивления погрузке породы для
шнекового органа разрушения, Н
при работе без подпорного щитка Fпогр 100 h об
при работе с подпорным щитком Fпогр 350 hоб
подача за один оборот шнека
h об
100 V пр
n
Шнековые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку шнеком,
определяется из выражения, кВт
Pпогр
F погр D и n
60 1000
Лемехо-отвальные органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
повышенная прочность и долговечность;
не измельчают отбитый уголь;
не поднимают пыли
Недостатки:
значительные тяговые усилия для
перемещения вдоль забоя
Лемехо-отвальные органы погрузки
В настоящее время лемехо-отвальные
погрузочные органы применяются только в
стругах.
Это позволяет совмещать в одной конструкции
функции отделения угля от массива и его
погрузки на забойный конвейер
Лемехо-отвальные органы погрузки
Производительность (т/с) лемехо-отвального органа
по погрузке:
Q гр H р h V с
H р - расчетная мощность пласта, м;
h - толщина снимаемой стругом стружки, м;
V с - скорость перемещения струга вдоль лавы, м/с;
- плотность угля, т/м3.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Результирующая сила погрузки угля стругом, Н
Fп F1 F2 F3 F4 F5
F1 - сила внедрения погрузочной поверхности струга в
F2
F3
F4
F5
штабель угля, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга до уровня высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга выше высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля на конвейер, Н;
- сила сопротивления внутреннему трению в
штабеле угля перед стругом, Н.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку лемехом
струга, кВт
Pпогр
Vп
Fп V п
60 1000
- скорость перемещения струга, м/мин;
Ковшовые органы погрузки
Применяются на буровых проходческих комбайнах с
роторными или планетарными органами
разрушения
Проходческий комплекс Союз – 19
Комбайн проходческий ПК-8МА
Ковшовые органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
высокая надежность и долговечность,
повышенный механический КПД,
отсутствие своего отдельного привода
Недостатки:
существенное снижение производительности
при погрузке влажной горной массы (склонной к
налипанию);
частота вращения ковшей ограничена
возможностью их разгрузки в верхнем
положении
Ковшовые органы погрузки
Производительность (м3/с) ковшового органа по
погрузке:
Q гр V к i n
V к - емкость ковша, м3;
i - число ковшей;
n - частота вращения ковшей, мин-1;
=0,1-0,15 - коэффициент заполнения ковшей
Ковшовые органы погрузки
Критическая частота вращения ротора с учетом сил
трения породы о стенки ковша, мин-1
n кр
30
g 1 f
R
g - ускорение свободного падения, м/с2;
R - радиус луча, на котором крепится ковш, м;
f = 0,3-0,4 - коэффициент трения породы о стенки ковша
Ковшовые органы погрузки
Окружное усилие на ковше при зачерпывании
горной массы из штабеля, Н
P
k V к
k -удельное сопротивление породы зачерпыванию
(0,1...0,2 МПа);
- длина пути зачерпывания, м;
V к - ёмкость ковша, м3
Ковшовые органы погрузки
Мощность, расходуемая на зачерпывание горной
массы, кВт
Nз
P in
60000
Ковшовые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на подъем горной массы
породы на высоту разгрузки
(диаметр проходимой выработки), кВт
Np
Vк i n g D
60000
- насыпная плотность породы в ковше, т/м3;
g
- ускорение свободного падения, м/с2;
D - диаметр проходимой выработки, м
Ковшовые органы погрузки
Суммарная мощность привода ковшового грузчика,
кВт
N кг N з N п
V к i n k g D
60000
Погрузочные нагребающие лапы
Применяются на стреловых проходческих
комбайнах и буропогрузочных и погрузочных
машинах
Машина буропогрузочная БПР
Погрузочные нагребающие лапы
Достоинства:
обеспечивают хорошую погрузку крупнокусковой
скальной горной породы;
обеспечивают достаточно высокую
производительность;
имеют относительно простую конструкцию;
имеют удовлетворительную надежность
Погрузочные нагребающие лапы
Технологический цикл погрузки нагребающими
лапами состоит из следующих операций:
- внедрение лапы в штабель породы;
- зачерпывание породы;
- перемещение породы по наклонной плите грузчика
до передаточного конвейера;
- холостое движение лапы
Погрузочные нагребающие лапы
Производительность (м3/с) нагребающей лапы по
погрузке:
Qл Vл z n
V л - объем горной массы, транспортируемый лапой за
один ход качания, м3;
z - число нагребающих лап;
n - частота качания лап, с-1
Погрузочные нагребающие лапы
Объем породы, м3, транспортируемый лапой за
один ход качания
V л 0 ,5 B з d т hгр
B з - ширина передней кромки плиты стола грузчика, м;
d m - расстояние между траекториями движения лап,
hг р
которое ориентировочно равно диаметру ведущих
дисков, м;
- средняя высота слоя нагребаемой породы, которая
принимается равной (1,0...2,0) высоты нагребающей
лапы, м;
Погрузочные нагребающие лапы
Работа (Дж), совершаемая лапой за одно качание,
определяется суммированием работ на отрыв породы от штабеля,
перемещения её по плите стола грузчика и подъёма на высоту разгрузки
на передаточный конвейер
Aл W р k ш G hп f п
W - сопротивление отрыву породы от штабеля, Н;
р - путь, проходимый лапой при отделении породы от
штабеля, м;
k ш = 2 - коэффициент заштыбовки;
G - вес породы, перемещаемый лапой, Н;
h п - высота погрузки на передаточный конвейер, м;
f - коэффициент трения породы по плите грузчика;
- путь, проходимый породой по плите грузчика, м.
п
Погрузочные нагребающие лапы
Сопротивление отрыву породы от штабеля, Н
W в kв
- длина внедряющейся в штабель кромки
лапы,
м;
в
k-вудельное сопротивление внедрения лапы, Н/м.
Погрузочные нагребающие лапы
Вес породы, перемещаемый лапой, Н:
G Vл g
g
- насыпная плотность породы, т/м3;
- ускорение свободного падения, м/с2.
Погрузочные нагребающие лапы
Мощность привода лапы, кВт
Nл
Aл n
- КПД привода лапы
Slide 28
Доцент Кухарь В.Ю.
кафедра горных машин и
инжиниринга, ГВУЗ "НГУ"
Курс
Технология и оборудование
горного производства
Лекция 10
ОРГАНЫ ПОГРУЗКИ ГОРНЫХ КОМБАЙНОВ
Механизированная погрузка отбитой горной
массы производится при выемке пологих и
наклонных (до 35) пластов и проходке
горизонтальных и наклонных выработок.
При выемке крутых пластов и проходке
восстающих выработок транспортирование
отбитой горной массы от органа разрушения
производится самотеком под действием сил
гравитации.
Механическая погрузка отбитой горной массы
представляет собой две технологические
операции:
- зачерпывание разрушенной горной массы
- транспортирование ее к месту погрузки
(на лавовый или штрековый конвейер,
вагонетки или другие транспортные средства).
У современных очистных комбайнов
операции зачерпывания и транспортировки
совмещены и реализованы в конструкции
самого органа разрушения.
Такое совмещение функций в одном органе
упрощает конструкцию, уменьшает габариты
очистного комбайна и обеспечивает его работу
при минимальном обнажении кровли.
У проходческих комбайнов совмещение
операций зачерпывания и транспортировки
практически невозможно.
Зачерпывающая часть у этих комбайнов
осуществляет захват отбитой породы из
штабеля и производит погрузку ее на
передаточный конвейер (скребковый или
ленточный), который располагается вдоль
продольной оси комбайна, является второй
частью погрузочного органа и транспортирует
породу до перегружателя, штрекового
конвейера или вагонетки.
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- обеспечивать максимальную производительность
комбайна в конкретных условиях эксплуатации, то
есть должно обеспечиваться условие
Q гр Q к
Q гр Q к
Q гр (2...3)Q
когда поток поступающей на погрузку
отбитой породы постоянен
(буровые проходческие комбайны)
к
когда возможно внезапное
увеличение объема погружаемой
породы
(стреловые проходческие комбайны)
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- производить погрузку отбитой горной массы без
большого просыпания по всему фронту работы
органа разрушения с эффективной зачисткой почвы;
- не переизмельчать транспортируемую породу;
- обеспечивать дополнительное разрушение
нетранспортабельных кусков;
- иметь минимальную энергоемкость процесса
погрузки;
Требования, предъявляемые к органам погрузки
-не вызывать повышенного пылеобразования;
- обеспечивать возможность самозарубки очистного
комбайна в пласт;
- быть простым по устройству, легким и удобным в
монтаже и демонтаже;
- иметь минимальные габаритные размеры и массу
при высокой эксплуатационной надежности
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по характеру взаимодействия с погружаемой горной
массой
статические, не имеющие
специального привода
активные, имеющие
специальный привод и
конструктивные элементы
для дробления негабаритных
кусков породы и
перемещения разрушенной
горной массы
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с вертикально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с горизонтально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
шнековые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
барабанные
с вертикальной осью вращения
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
лемехо-отвальные
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
ковшовые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
загребающие
лапы
загребающие
звезды
Скребковые органы погрузки
Ранее широко использовались на
широкозахватных очистных комбайнах и первых
серийных отечественных стреловых
проходческих комбайнах
Широкозахватный очистной комбайн
«Донбасс»
Стреловой проходческий комбайн
ПК3М
Скребковые органы погрузки
В настоящее время скребковые органы погрузки
применяются на проходческих комбайнах
Машина поддирочно-погрузочная
МПР
Стреловой проходческий комбайн
КПЛ
Скребковые органы погрузки
Недостатки:
- значительное переизмельчение угля и
пылеобразование;
- низкий механический КПД и интенсивный износ
элементов направляющих ручьев бара и самой
цепи;
- значительные габаритные размеры и масса;
ограниченные возможности по погрузке
крупнокусковой крепкой породы
Шнековые органы погрузки
Совмещают в себе одновременно функцию
разрушения пласта и погрузки разрушенной
массы на забойный конвейер
Узкозахватный очистной комбайн
К-500
Проходческо-очистной комбайн
Урал-10А
Шнековые органы погрузки
Достоинства:
достаточно простая конструкция;
относительно высокий механический КПД;
повышенная прочность и долговечность
Шнековые органы погрузки
Производительность (м3/с) шнекового органа
разрушения по погрузке:
'
n 2
ш
2
D ш d ш S
Qш
N з и
4
cos ш
n - частота вращения шнека, с-1;
наружный диаметр шнека, м;
d ш - диаметр ступицы шнека, м;
'
S - шаг спирали шнека, м;
ш - толщина лопасти шнека, м;
ш - угол подъема лопасти шнека;
N з - число заходов шнека;
и - коэффициент использования сечения шнека на
выходе.
Dш -
Шнековые органы погрузки
Частота вращения шнекового органа разрушения по
условию отсутствия заштыбовки должна быть
больше критической его частоты вращения, с-1:
n кр
4 В з V пр Н р k 1 Н 0
2
Dш
2
dш
'
ш
S
N з
cos ш
и
В з - ширина захвата органа разрушения, м;
V пр
Нр
k1
- расчетная скорость подачи комбайна, м/с;
- расчетная мощность пласта, м;
- коэффициент, учитывающий часть угля,
подлежащего погрузке
Шнековые органы погрузки
Производительность шнека по погрузке
увеличивается в 1,5 - 2,0 раза с применением
зачистных щитков, которые удерживают отбитый
уголь в зоне шнека.
Шнековые органы погрузки
Сила сопротивления погрузке породы для
шнекового органа разрушения, Н
при работе без подпорного щитка Fпогр 100 h об
при работе с подпорным щитком Fпогр 350 hоб
подача за один оборот шнека
h об
100 V пр
n
Шнековые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку шнеком,
определяется из выражения, кВт
Pпогр
F погр D и n
60 1000
Лемехо-отвальные органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
повышенная прочность и долговечность;
не измельчают отбитый уголь;
не поднимают пыли
Недостатки:
значительные тяговые усилия для
перемещения вдоль забоя
Лемехо-отвальные органы погрузки
В настоящее время лемехо-отвальные
погрузочные органы применяются только в
стругах.
Это позволяет совмещать в одной конструкции
функции отделения угля от массива и его
погрузки на забойный конвейер
Лемехо-отвальные органы погрузки
Производительность (т/с) лемехо-отвального органа
по погрузке:
Q гр H р h V с
H р - расчетная мощность пласта, м;
h - толщина снимаемой стругом стружки, м;
V с - скорость перемещения струга вдоль лавы, м/с;
- плотность угля, т/м3.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Результирующая сила погрузки угля стругом, Н
Fп F1 F2 F3 F4 F5
F1 - сила внедрения погрузочной поверхности струга в
F2
F3
F4
F5
штабель угля, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга до уровня высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга выше высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля на конвейер, Н;
- сила сопротивления внутреннему трению в
штабеле угля перед стругом, Н.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку лемехом
струга, кВт
Pпогр
Vп
Fп V п
60 1000
- скорость перемещения струга, м/мин;
Ковшовые органы погрузки
Применяются на буровых проходческих комбайнах с
роторными или планетарными органами
разрушения
Проходческий комплекс Союз – 19
Комбайн проходческий ПК-8МА
Ковшовые органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
высокая надежность и долговечность,
повышенный механический КПД,
отсутствие своего отдельного привода
Недостатки:
существенное снижение производительности
при погрузке влажной горной массы (склонной к
налипанию);
частота вращения ковшей ограничена
возможностью их разгрузки в верхнем
положении
Ковшовые органы погрузки
Производительность (м3/с) ковшового органа по
погрузке:
Q гр V к i n
V к - емкость ковша, м3;
i - число ковшей;
n - частота вращения ковшей, мин-1;
=0,1-0,15 - коэффициент заполнения ковшей
Ковшовые органы погрузки
Критическая частота вращения ротора с учетом сил
трения породы о стенки ковша, мин-1
n кр
30
g 1 f
R
g - ускорение свободного падения, м/с2;
R - радиус луча, на котором крепится ковш, м;
f = 0,3-0,4 - коэффициент трения породы о стенки ковша
Ковшовые органы погрузки
Окружное усилие на ковше при зачерпывании
горной массы из штабеля, Н
P
k V к
k -удельное сопротивление породы зачерпыванию
(0,1...0,2 МПа);
- длина пути зачерпывания, м;
V к - ёмкость ковша, м3
Ковшовые органы погрузки
Мощность, расходуемая на зачерпывание горной
массы, кВт
Nз
P in
60000
Ковшовые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на подъем горной массы
породы на высоту разгрузки
(диаметр проходимой выработки), кВт
Np
Vк i n g D
60000
- насыпная плотность породы в ковше, т/м3;
g
- ускорение свободного падения, м/с2;
D - диаметр проходимой выработки, м
Ковшовые органы погрузки
Суммарная мощность привода ковшового грузчика,
кВт
N кг N з N п
V к i n k g D
60000
Погрузочные нагребающие лапы
Применяются на стреловых проходческих
комбайнах и буропогрузочных и погрузочных
машинах
Машина буропогрузочная БПР
Погрузочные нагребающие лапы
Достоинства:
обеспечивают хорошую погрузку крупнокусковой
скальной горной породы;
обеспечивают достаточно высокую
производительность;
имеют относительно простую конструкцию;
имеют удовлетворительную надежность
Погрузочные нагребающие лапы
Технологический цикл погрузки нагребающими
лапами состоит из следующих операций:
- внедрение лапы в штабель породы;
- зачерпывание породы;
- перемещение породы по наклонной плите грузчика
до передаточного конвейера;
- холостое движение лапы
Погрузочные нагребающие лапы
Производительность (м3/с) нагребающей лапы по
погрузке:
Qл Vл z n
V л - объем горной массы, транспортируемый лапой за
один ход качания, м3;
z - число нагребающих лап;
n - частота качания лап, с-1
Погрузочные нагребающие лапы
Объем породы, м3, транспортируемый лапой за
один ход качания
V л 0 ,5 B з d т hгр
B з - ширина передней кромки плиты стола грузчика, м;
d m - расстояние между траекториями движения лап,
hг р
которое ориентировочно равно диаметру ведущих
дисков, м;
- средняя высота слоя нагребаемой породы, которая
принимается равной (1,0...2,0) высоты нагребающей
лапы, м;
Погрузочные нагребающие лапы
Работа (Дж), совершаемая лапой за одно качание,
определяется суммированием работ на отрыв породы от штабеля,
перемещения её по плите стола грузчика и подъёма на высоту разгрузки
на передаточный конвейер
Aл W р k ш G hп f п
W - сопротивление отрыву породы от штабеля, Н;
р - путь, проходимый лапой при отделении породы от
штабеля, м;
k ш = 2 - коэффициент заштыбовки;
G - вес породы, перемещаемый лапой, Н;
h п - высота погрузки на передаточный конвейер, м;
f - коэффициент трения породы по плите грузчика;
- путь, проходимый породой по плите грузчика, м.
п
Погрузочные нагребающие лапы
Сопротивление отрыву породы от штабеля, Н
W в kв
- длина внедряющейся в штабель кромки
лапы,
м;
в
k-вудельное сопротивление внедрения лапы, Н/м.
Погрузочные нагребающие лапы
Вес породы, перемещаемый лапой, Н:
G Vл g
g
- насыпная плотность породы, т/м3;
- ускорение свободного падения, м/с2.
Погрузочные нагребающие лапы
Мощность привода лапы, кВт
Nл
Aл n
- КПД привода лапы
Slide 29
Доцент Кухарь В.Ю.
кафедра горных машин и
инжиниринга, ГВУЗ "НГУ"
Курс
Технология и оборудование
горного производства
Лекция 10
ОРГАНЫ ПОГРУЗКИ ГОРНЫХ КОМБАЙНОВ
Механизированная погрузка отбитой горной
массы производится при выемке пологих и
наклонных (до 35) пластов и проходке
горизонтальных и наклонных выработок.
При выемке крутых пластов и проходке
восстающих выработок транспортирование
отбитой горной массы от органа разрушения
производится самотеком под действием сил
гравитации.
Механическая погрузка отбитой горной массы
представляет собой две технологические
операции:
- зачерпывание разрушенной горной массы
- транспортирование ее к месту погрузки
(на лавовый или штрековый конвейер,
вагонетки или другие транспортные средства).
У современных очистных комбайнов
операции зачерпывания и транспортировки
совмещены и реализованы в конструкции
самого органа разрушения.
Такое совмещение функций в одном органе
упрощает конструкцию, уменьшает габариты
очистного комбайна и обеспечивает его работу
при минимальном обнажении кровли.
У проходческих комбайнов совмещение
операций зачерпывания и транспортировки
практически невозможно.
Зачерпывающая часть у этих комбайнов
осуществляет захват отбитой породы из
штабеля и производит погрузку ее на
передаточный конвейер (скребковый или
ленточный), который располагается вдоль
продольной оси комбайна, является второй
частью погрузочного органа и транспортирует
породу до перегружателя, штрекового
конвейера или вагонетки.
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- обеспечивать максимальную производительность
комбайна в конкретных условиях эксплуатации, то
есть должно обеспечиваться условие
Q гр Q к
Q гр Q к
Q гр (2...3)Q
когда поток поступающей на погрузку
отбитой породы постоянен
(буровые проходческие комбайны)
к
когда возможно внезапное
увеличение объема погружаемой
породы
(стреловые проходческие комбайны)
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- производить погрузку отбитой горной массы без
большого просыпания по всему фронту работы
органа разрушения с эффективной зачисткой почвы;
- не переизмельчать транспортируемую породу;
- обеспечивать дополнительное разрушение
нетранспортабельных кусков;
- иметь минимальную энергоемкость процесса
погрузки;
Требования, предъявляемые к органам погрузки
-не вызывать повышенного пылеобразования;
- обеспечивать возможность самозарубки очистного
комбайна в пласт;
- быть простым по устройству, легким и удобным в
монтаже и демонтаже;
- иметь минимальные габаритные размеры и массу
при высокой эксплуатационной надежности
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по характеру взаимодействия с погружаемой горной
массой
статические, не имеющие
специального привода
активные, имеющие
специальный привод и
конструктивные элементы
для дробления негабаритных
кусков породы и
перемещения разрушенной
горной массы
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с вертикально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с горизонтально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
шнековые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
барабанные
с вертикальной осью вращения
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
лемехо-отвальные
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
ковшовые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
загребающие
лапы
загребающие
звезды
Скребковые органы погрузки
Ранее широко использовались на
широкозахватных очистных комбайнах и первых
серийных отечественных стреловых
проходческих комбайнах
Широкозахватный очистной комбайн
«Донбасс»
Стреловой проходческий комбайн
ПК3М
Скребковые органы погрузки
В настоящее время скребковые органы погрузки
применяются на проходческих комбайнах
Машина поддирочно-погрузочная
МПР
Стреловой проходческий комбайн
КПЛ
Скребковые органы погрузки
Недостатки:
- значительное переизмельчение угля и
пылеобразование;
- низкий механический КПД и интенсивный износ
элементов направляющих ручьев бара и самой
цепи;
- значительные габаритные размеры и масса;
ограниченные возможности по погрузке
крупнокусковой крепкой породы
Шнековые органы погрузки
Совмещают в себе одновременно функцию
разрушения пласта и погрузки разрушенной
массы на забойный конвейер
Узкозахватный очистной комбайн
К-500
Проходческо-очистной комбайн
Урал-10А
Шнековые органы погрузки
Достоинства:
достаточно простая конструкция;
относительно высокий механический КПД;
повышенная прочность и долговечность
Шнековые органы погрузки
Производительность (м3/с) шнекового органа
разрушения по погрузке:
'
n 2
ш
2
D ш d ш S
Qш
N з и
4
cos ш
n - частота вращения шнека, с-1;
наружный диаметр шнека, м;
d ш - диаметр ступицы шнека, м;
'
S - шаг спирали шнека, м;
ш - толщина лопасти шнека, м;
ш - угол подъема лопасти шнека;
N з - число заходов шнека;
и - коэффициент использования сечения шнека на
выходе.
Dш -
Шнековые органы погрузки
Частота вращения шнекового органа разрушения по
условию отсутствия заштыбовки должна быть
больше критической его частоты вращения, с-1:
n кр
4 В з V пр Н р k 1 Н 0
2
Dш
2
dш
'
ш
S
N з
cos ш
и
В з - ширина захвата органа разрушения, м;
V пр
Нр
k1
- расчетная скорость подачи комбайна, м/с;
- расчетная мощность пласта, м;
- коэффициент, учитывающий часть угля,
подлежащего погрузке
Шнековые органы погрузки
Производительность шнека по погрузке
увеличивается в 1,5 - 2,0 раза с применением
зачистных щитков, которые удерживают отбитый
уголь в зоне шнека.
Шнековые органы погрузки
Сила сопротивления погрузке породы для
шнекового органа разрушения, Н
при работе без подпорного щитка Fпогр 100 h об
при работе с подпорным щитком Fпогр 350 hоб
подача за один оборот шнека
h об
100 V пр
n
Шнековые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку шнеком,
определяется из выражения, кВт
Pпогр
F погр D и n
60 1000
Лемехо-отвальные органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
повышенная прочность и долговечность;
не измельчают отбитый уголь;
не поднимают пыли
Недостатки:
значительные тяговые усилия для
перемещения вдоль забоя
Лемехо-отвальные органы погрузки
В настоящее время лемехо-отвальные
погрузочные органы применяются только в
стругах.
Это позволяет совмещать в одной конструкции
функции отделения угля от массива и его
погрузки на забойный конвейер
Лемехо-отвальные органы погрузки
Производительность (т/с) лемехо-отвального органа
по погрузке:
Q гр H р h V с
H р - расчетная мощность пласта, м;
h - толщина снимаемой стругом стружки, м;
V с - скорость перемещения струга вдоль лавы, м/с;
- плотность угля, т/м3.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Результирующая сила погрузки угля стругом, Н
Fп F1 F2 F3 F4 F5
F1 - сила внедрения погрузочной поверхности струга в
F2
F3
F4
F5
штабель угля, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга до уровня высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга выше высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля на конвейер, Н;
- сила сопротивления внутреннему трению в
штабеле угля перед стругом, Н.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку лемехом
струга, кВт
Pпогр
Vп
Fп V п
60 1000
- скорость перемещения струга, м/мин;
Ковшовые органы погрузки
Применяются на буровых проходческих комбайнах с
роторными или планетарными органами
разрушения
Проходческий комплекс Союз – 19
Комбайн проходческий ПК-8МА
Ковшовые органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
высокая надежность и долговечность,
повышенный механический КПД,
отсутствие своего отдельного привода
Недостатки:
существенное снижение производительности
при погрузке влажной горной массы (склонной к
налипанию);
частота вращения ковшей ограничена
возможностью их разгрузки в верхнем
положении
Ковшовые органы погрузки
Производительность (м3/с) ковшового органа по
погрузке:
Q гр V к i n
V к - емкость ковша, м3;
i - число ковшей;
n - частота вращения ковшей, мин-1;
=0,1-0,15 - коэффициент заполнения ковшей
Ковшовые органы погрузки
Критическая частота вращения ротора с учетом сил
трения породы о стенки ковша, мин-1
n кр
30
g 1 f
R
g - ускорение свободного падения, м/с2;
R - радиус луча, на котором крепится ковш, м;
f = 0,3-0,4 - коэффициент трения породы о стенки ковша
Ковшовые органы погрузки
Окружное усилие на ковше при зачерпывании
горной массы из штабеля, Н
P
k V к
k -удельное сопротивление породы зачерпыванию
(0,1...0,2 МПа);
- длина пути зачерпывания, м;
V к - ёмкость ковша, м3
Ковшовые органы погрузки
Мощность, расходуемая на зачерпывание горной
массы, кВт
Nз
P in
60000
Ковшовые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на подъем горной массы
породы на высоту разгрузки
(диаметр проходимой выработки), кВт
Np
Vк i n g D
60000
- насыпная плотность породы в ковше, т/м3;
g
- ускорение свободного падения, м/с2;
D - диаметр проходимой выработки, м
Ковшовые органы погрузки
Суммарная мощность привода ковшового грузчика,
кВт
N кг N з N п
V к i n k g D
60000
Погрузочные нагребающие лапы
Применяются на стреловых проходческих
комбайнах и буропогрузочных и погрузочных
машинах
Машина буропогрузочная БПР
Погрузочные нагребающие лапы
Достоинства:
обеспечивают хорошую погрузку крупнокусковой
скальной горной породы;
обеспечивают достаточно высокую
производительность;
имеют относительно простую конструкцию;
имеют удовлетворительную надежность
Погрузочные нагребающие лапы
Технологический цикл погрузки нагребающими
лапами состоит из следующих операций:
- внедрение лапы в штабель породы;
- зачерпывание породы;
- перемещение породы по наклонной плите грузчика
до передаточного конвейера;
- холостое движение лапы
Погрузочные нагребающие лапы
Производительность (м3/с) нагребающей лапы по
погрузке:
Qл Vл z n
V л - объем горной массы, транспортируемый лапой за
один ход качания, м3;
z - число нагребающих лап;
n - частота качания лап, с-1
Погрузочные нагребающие лапы
Объем породы, м3, транспортируемый лапой за
один ход качания
V л 0 ,5 B з d т hгр
B з - ширина передней кромки плиты стола грузчика, м;
d m - расстояние между траекториями движения лап,
hг р
которое ориентировочно равно диаметру ведущих
дисков, м;
- средняя высота слоя нагребаемой породы, которая
принимается равной (1,0...2,0) высоты нагребающей
лапы, м;
Погрузочные нагребающие лапы
Работа (Дж), совершаемая лапой за одно качание,
определяется суммированием работ на отрыв породы от штабеля,
перемещения её по плите стола грузчика и подъёма на высоту разгрузки
на передаточный конвейер
Aл W р k ш G hп f п
W - сопротивление отрыву породы от штабеля, Н;
р - путь, проходимый лапой при отделении породы от
штабеля, м;
k ш = 2 - коэффициент заштыбовки;
G - вес породы, перемещаемый лапой, Н;
h п - высота погрузки на передаточный конвейер, м;
f - коэффициент трения породы по плите грузчика;
- путь, проходимый породой по плите грузчика, м.
п
Погрузочные нагребающие лапы
Сопротивление отрыву породы от штабеля, Н
W в kв
- длина внедряющейся в штабель кромки
лапы,
м;
в
k-вудельное сопротивление внедрения лапы, Н/м.
Погрузочные нагребающие лапы
Вес породы, перемещаемый лапой, Н:
G Vл g
g
- насыпная плотность породы, т/м3;
- ускорение свободного падения, м/с2.
Погрузочные нагребающие лапы
Мощность привода лапы, кВт
Nл
Aл n
- КПД привода лапы
Slide 30
Доцент Кухарь В.Ю.
кафедра горных машин и
инжиниринга, ГВУЗ "НГУ"
Курс
Технология и оборудование
горного производства
Лекция 10
ОРГАНЫ ПОГРУЗКИ ГОРНЫХ КОМБАЙНОВ
Механизированная погрузка отбитой горной
массы производится при выемке пологих и
наклонных (до 35) пластов и проходке
горизонтальных и наклонных выработок.
При выемке крутых пластов и проходке
восстающих выработок транспортирование
отбитой горной массы от органа разрушения
производится самотеком под действием сил
гравитации.
Механическая погрузка отбитой горной массы
представляет собой две технологические
операции:
- зачерпывание разрушенной горной массы
- транспортирование ее к месту погрузки
(на лавовый или штрековый конвейер,
вагонетки или другие транспортные средства).
У современных очистных комбайнов
операции зачерпывания и транспортировки
совмещены и реализованы в конструкции
самого органа разрушения.
Такое совмещение функций в одном органе
упрощает конструкцию, уменьшает габариты
очистного комбайна и обеспечивает его работу
при минимальном обнажении кровли.
У проходческих комбайнов совмещение
операций зачерпывания и транспортировки
практически невозможно.
Зачерпывающая часть у этих комбайнов
осуществляет захват отбитой породы из
штабеля и производит погрузку ее на
передаточный конвейер (скребковый или
ленточный), который располагается вдоль
продольной оси комбайна, является второй
частью погрузочного органа и транспортирует
породу до перегружателя, штрекового
конвейера или вагонетки.
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- обеспечивать максимальную производительность
комбайна в конкретных условиях эксплуатации, то
есть должно обеспечиваться условие
Q гр Q к
Q гр Q к
Q гр (2...3)Q
когда поток поступающей на погрузку
отбитой породы постоянен
(буровые проходческие комбайны)
к
когда возможно внезапное
увеличение объема погружаемой
породы
(стреловые проходческие комбайны)
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- производить погрузку отбитой горной массы без
большого просыпания по всему фронту работы
органа разрушения с эффективной зачисткой почвы;
- не переизмельчать транспортируемую породу;
- обеспечивать дополнительное разрушение
нетранспортабельных кусков;
- иметь минимальную энергоемкость процесса
погрузки;
Требования, предъявляемые к органам погрузки
-не вызывать повышенного пылеобразования;
- обеспечивать возможность самозарубки очистного
комбайна в пласт;
- быть простым по устройству, легким и удобным в
монтаже и демонтаже;
- иметь минимальные габаритные размеры и массу
при высокой эксплуатационной надежности
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по характеру взаимодействия с погружаемой горной
массой
статические, не имеющие
специального привода
активные, имеющие
специальный привод и
конструктивные элементы
для дробления негабаритных
кусков породы и
перемещения разрушенной
горной массы
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с вертикально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с горизонтально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
шнековые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
барабанные
с вертикальной осью вращения
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
лемехо-отвальные
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
ковшовые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
загребающие
лапы
загребающие
звезды
Скребковые органы погрузки
Ранее широко использовались на
широкозахватных очистных комбайнах и первых
серийных отечественных стреловых
проходческих комбайнах
Широкозахватный очистной комбайн
«Донбасс»
Стреловой проходческий комбайн
ПК3М
Скребковые органы погрузки
В настоящее время скребковые органы погрузки
применяются на проходческих комбайнах
Машина поддирочно-погрузочная
МПР
Стреловой проходческий комбайн
КПЛ
Скребковые органы погрузки
Недостатки:
- значительное переизмельчение угля и
пылеобразование;
- низкий механический КПД и интенсивный износ
элементов направляющих ручьев бара и самой
цепи;
- значительные габаритные размеры и масса;
ограниченные возможности по погрузке
крупнокусковой крепкой породы
Шнековые органы погрузки
Совмещают в себе одновременно функцию
разрушения пласта и погрузки разрушенной
массы на забойный конвейер
Узкозахватный очистной комбайн
К-500
Проходческо-очистной комбайн
Урал-10А
Шнековые органы погрузки
Достоинства:
достаточно простая конструкция;
относительно высокий механический КПД;
повышенная прочность и долговечность
Шнековые органы погрузки
Производительность (м3/с) шнекового органа
разрушения по погрузке:
'
n 2
ш
2
D ш d ш S
Qш
N з и
4
cos ш
n - частота вращения шнека, с-1;
наружный диаметр шнека, м;
d ш - диаметр ступицы шнека, м;
'
S - шаг спирали шнека, м;
ш - толщина лопасти шнека, м;
ш - угол подъема лопасти шнека;
N з - число заходов шнека;
и - коэффициент использования сечения шнека на
выходе.
Dш -
Шнековые органы погрузки
Частота вращения шнекового органа разрушения по
условию отсутствия заштыбовки должна быть
больше критической его частоты вращения, с-1:
n кр
4 В з V пр Н р k 1 Н 0
2
Dш
2
dш
'
ш
S
N з
cos ш
и
В з - ширина захвата органа разрушения, м;
V пр
Нр
k1
- расчетная скорость подачи комбайна, м/с;
- расчетная мощность пласта, м;
- коэффициент, учитывающий часть угля,
подлежащего погрузке
Шнековые органы погрузки
Производительность шнека по погрузке
увеличивается в 1,5 - 2,0 раза с применением
зачистных щитков, которые удерживают отбитый
уголь в зоне шнека.
Шнековые органы погрузки
Сила сопротивления погрузке породы для
шнекового органа разрушения, Н
при работе без подпорного щитка Fпогр 100 h об
при работе с подпорным щитком Fпогр 350 hоб
подача за один оборот шнека
h об
100 V пр
n
Шнековые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку шнеком,
определяется из выражения, кВт
Pпогр
F погр D и n
60 1000
Лемехо-отвальные органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
повышенная прочность и долговечность;
не измельчают отбитый уголь;
не поднимают пыли
Недостатки:
значительные тяговые усилия для
перемещения вдоль забоя
Лемехо-отвальные органы погрузки
В настоящее время лемехо-отвальные
погрузочные органы применяются только в
стругах.
Это позволяет совмещать в одной конструкции
функции отделения угля от массива и его
погрузки на забойный конвейер
Лемехо-отвальные органы погрузки
Производительность (т/с) лемехо-отвального органа
по погрузке:
Q гр H р h V с
H р - расчетная мощность пласта, м;
h - толщина снимаемой стругом стружки, м;
V с - скорость перемещения струга вдоль лавы, м/с;
- плотность угля, т/м3.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Результирующая сила погрузки угля стругом, Н
Fп F1 F2 F3 F4 F5
F1 - сила внедрения погрузочной поверхности струга в
F2
F3
F4
F5
штабель угля, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга до уровня высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга выше высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля на конвейер, Н;
- сила сопротивления внутреннему трению в
штабеле угля перед стругом, Н.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку лемехом
струга, кВт
Pпогр
Vп
Fп V п
60 1000
- скорость перемещения струга, м/мин;
Ковшовые органы погрузки
Применяются на буровых проходческих комбайнах с
роторными или планетарными органами
разрушения
Проходческий комплекс Союз – 19
Комбайн проходческий ПК-8МА
Ковшовые органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
высокая надежность и долговечность,
повышенный механический КПД,
отсутствие своего отдельного привода
Недостатки:
существенное снижение производительности
при погрузке влажной горной массы (склонной к
налипанию);
частота вращения ковшей ограничена
возможностью их разгрузки в верхнем
положении
Ковшовые органы погрузки
Производительность (м3/с) ковшового органа по
погрузке:
Q гр V к i n
V к - емкость ковша, м3;
i - число ковшей;
n - частота вращения ковшей, мин-1;
=0,1-0,15 - коэффициент заполнения ковшей
Ковшовые органы погрузки
Критическая частота вращения ротора с учетом сил
трения породы о стенки ковша, мин-1
n кр
30
g 1 f
R
g - ускорение свободного падения, м/с2;
R - радиус луча, на котором крепится ковш, м;
f = 0,3-0,4 - коэффициент трения породы о стенки ковша
Ковшовые органы погрузки
Окружное усилие на ковше при зачерпывании
горной массы из штабеля, Н
P
k V к
k -удельное сопротивление породы зачерпыванию
(0,1...0,2 МПа);
- длина пути зачерпывания, м;
V к - ёмкость ковша, м3
Ковшовые органы погрузки
Мощность, расходуемая на зачерпывание горной
массы, кВт
Nз
P in
60000
Ковшовые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на подъем горной массы
породы на высоту разгрузки
(диаметр проходимой выработки), кВт
Np
Vк i n g D
60000
- насыпная плотность породы в ковше, т/м3;
g
- ускорение свободного падения, м/с2;
D - диаметр проходимой выработки, м
Ковшовые органы погрузки
Суммарная мощность привода ковшового грузчика,
кВт
N кг N з N п
V к i n k g D
60000
Погрузочные нагребающие лапы
Применяются на стреловых проходческих
комбайнах и буропогрузочных и погрузочных
машинах
Машина буропогрузочная БПР
Погрузочные нагребающие лапы
Достоинства:
обеспечивают хорошую погрузку крупнокусковой
скальной горной породы;
обеспечивают достаточно высокую
производительность;
имеют относительно простую конструкцию;
имеют удовлетворительную надежность
Погрузочные нагребающие лапы
Технологический цикл погрузки нагребающими
лапами состоит из следующих операций:
- внедрение лапы в штабель породы;
- зачерпывание породы;
- перемещение породы по наклонной плите грузчика
до передаточного конвейера;
- холостое движение лапы
Погрузочные нагребающие лапы
Производительность (м3/с) нагребающей лапы по
погрузке:
Qл Vл z n
V л - объем горной массы, транспортируемый лапой за
один ход качания, м3;
z - число нагребающих лап;
n - частота качания лап, с-1
Погрузочные нагребающие лапы
Объем породы, м3, транспортируемый лапой за
один ход качания
V л 0 ,5 B з d т hгр
B з - ширина передней кромки плиты стола грузчика, м;
d m - расстояние между траекториями движения лап,
hг р
которое ориентировочно равно диаметру ведущих
дисков, м;
- средняя высота слоя нагребаемой породы, которая
принимается равной (1,0...2,0) высоты нагребающей
лапы, м;
Погрузочные нагребающие лапы
Работа (Дж), совершаемая лапой за одно качание,
определяется суммированием работ на отрыв породы от штабеля,
перемещения её по плите стола грузчика и подъёма на высоту разгрузки
на передаточный конвейер
Aл W р k ш G hп f п
W - сопротивление отрыву породы от штабеля, Н;
р - путь, проходимый лапой при отделении породы от
штабеля, м;
k ш = 2 - коэффициент заштыбовки;
G - вес породы, перемещаемый лапой, Н;
h п - высота погрузки на передаточный конвейер, м;
f - коэффициент трения породы по плите грузчика;
- путь, проходимый породой по плите грузчика, м.
п
Погрузочные нагребающие лапы
Сопротивление отрыву породы от штабеля, Н
W в kв
- длина внедряющейся в штабель кромки
лапы,
м;
в
k-вудельное сопротивление внедрения лапы, Н/м.
Погрузочные нагребающие лапы
Вес породы, перемещаемый лапой, Н:
G Vл g
g
- насыпная плотность породы, т/м3;
- ускорение свободного падения, м/с2.
Погрузочные нагребающие лапы
Мощность привода лапы, кВт
Nл
Aл n
- КПД привода лапы
Slide 31
Доцент Кухарь В.Ю.
кафедра горных машин и
инжиниринга, ГВУЗ "НГУ"
Курс
Технология и оборудование
горного производства
Лекция 10
ОРГАНЫ ПОГРУЗКИ ГОРНЫХ КОМБАЙНОВ
Механизированная погрузка отбитой горной
массы производится при выемке пологих и
наклонных (до 35) пластов и проходке
горизонтальных и наклонных выработок.
При выемке крутых пластов и проходке
восстающих выработок транспортирование
отбитой горной массы от органа разрушения
производится самотеком под действием сил
гравитации.
Механическая погрузка отбитой горной массы
представляет собой две технологические
операции:
- зачерпывание разрушенной горной массы
- транспортирование ее к месту погрузки
(на лавовый или штрековый конвейер,
вагонетки или другие транспортные средства).
У современных очистных комбайнов
операции зачерпывания и транспортировки
совмещены и реализованы в конструкции
самого органа разрушения.
Такое совмещение функций в одном органе
упрощает конструкцию, уменьшает габариты
очистного комбайна и обеспечивает его работу
при минимальном обнажении кровли.
У проходческих комбайнов совмещение
операций зачерпывания и транспортировки
практически невозможно.
Зачерпывающая часть у этих комбайнов
осуществляет захват отбитой породы из
штабеля и производит погрузку ее на
передаточный конвейер (скребковый или
ленточный), который располагается вдоль
продольной оси комбайна, является второй
частью погрузочного органа и транспортирует
породу до перегружателя, штрекового
конвейера или вагонетки.
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- обеспечивать максимальную производительность
комбайна в конкретных условиях эксплуатации, то
есть должно обеспечиваться условие
Q гр Q к
Q гр Q к
Q гр (2...3)Q
когда поток поступающей на погрузку
отбитой породы постоянен
(буровые проходческие комбайны)
к
когда возможно внезапное
увеличение объема погружаемой
породы
(стреловые проходческие комбайны)
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- производить погрузку отбитой горной массы без
большого просыпания по всему фронту работы
органа разрушения с эффективной зачисткой почвы;
- не переизмельчать транспортируемую породу;
- обеспечивать дополнительное разрушение
нетранспортабельных кусков;
- иметь минимальную энергоемкость процесса
погрузки;
Требования, предъявляемые к органам погрузки
-не вызывать повышенного пылеобразования;
- обеспечивать возможность самозарубки очистного
комбайна в пласт;
- быть простым по устройству, легким и удобным в
монтаже и демонтаже;
- иметь минимальные габаритные размеры и массу
при высокой эксплуатационной надежности
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по характеру взаимодействия с погружаемой горной
массой
статические, не имеющие
специального привода
активные, имеющие
специальный привод и
конструктивные элементы
для дробления негабаритных
кусков породы и
перемещения разрушенной
горной массы
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с вертикально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с горизонтально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
шнековые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
барабанные
с вертикальной осью вращения
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
лемехо-отвальные
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
ковшовые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
загребающие
лапы
загребающие
звезды
Скребковые органы погрузки
Ранее широко использовались на
широкозахватных очистных комбайнах и первых
серийных отечественных стреловых
проходческих комбайнах
Широкозахватный очистной комбайн
«Донбасс»
Стреловой проходческий комбайн
ПК3М
Скребковые органы погрузки
В настоящее время скребковые органы погрузки
применяются на проходческих комбайнах
Машина поддирочно-погрузочная
МПР
Стреловой проходческий комбайн
КПЛ
Скребковые органы погрузки
Недостатки:
- значительное переизмельчение угля и
пылеобразование;
- низкий механический КПД и интенсивный износ
элементов направляющих ручьев бара и самой
цепи;
- значительные габаритные размеры и масса;
ограниченные возможности по погрузке
крупнокусковой крепкой породы
Шнековые органы погрузки
Совмещают в себе одновременно функцию
разрушения пласта и погрузки разрушенной
массы на забойный конвейер
Узкозахватный очистной комбайн
К-500
Проходческо-очистной комбайн
Урал-10А
Шнековые органы погрузки
Достоинства:
достаточно простая конструкция;
относительно высокий механический КПД;
повышенная прочность и долговечность
Шнековые органы погрузки
Производительность (м3/с) шнекового органа
разрушения по погрузке:
'
n 2
ш
2
D ш d ш S
Qш
N з и
4
cos ш
n - частота вращения шнека, с-1;
наружный диаметр шнека, м;
d ш - диаметр ступицы шнека, м;
'
S - шаг спирали шнека, м;
ш - толщина лопасти шнека, м;
ш - угол подъема лопасти шнека;
N з - число заходов шнека;
и - коэффициент использования сечения шнека на
выходе.
Dш -
Шнековые органы погрузки
Частота вращения шнекового органа разрушения по
условию отсутствия заштыбовки должна быть
больше критической его частоты вращения, с-1:
n кр
4 В з V пр Н р k 1 Н 0
2
Dш
2
dш
'
ш
S
N з
cos ш
и
В з - ширина захвата органа разрушения, м;
V пр
Нр
k1
- расчетная скорость подачи комбайна, м/с;
- расчетная мощность пласта, м;
- коэффициент, учитывающий часть угля,
подлежащего погрузке
Шнековые органы погрузки
Производительность шнека по погрузке
увеличивается в 1,5 - 2,0 раза с применением
зачистных щитков, которые удерживают отбитый
уголь в зоне шнека.
Шнековые органы погрузки
Сила сопротивления погрузке породы для
шнекового органа разрушения, Н
при работе без подпорного щитка Fпогр 100 h об
при работе с подпорным щитком Fпогр 350 hоб
подача за один оборот шнека
h об
100 V пр
n
Шнековые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку шнеком,
определяется из выражения, кВт
Pпогр
F погр D и n
60 1000
Лемехо-отвальные органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
повышенная прочность и долговечность;
не измельчают отбитый уголь;
не поднимают пыли
Недостатки:
значительные тяговые усилия для
перемещения вдоль забоя
Лемехо-отвальные органы погрузки
В настоящее время лемехо-отвальные
погрузочные органы применяются только в
стругах.
Это позволяет совмещать в одной конструкции
функции отделения угля от массива и его
погрузки на забойный конвейер
Лемехо-отвальные органы погрузки
Производительность (т/с) лемехо-отвального органа
по погрузке:
Q гр H р h V с
H р - расчетная мощность пласта, м;
h - толщина снимаемой стругом стружки, м;
V с - скорость перемещения струга вдоль лавы, м/с;
- плотность угля, т/м3.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Результирующая сила погрузки угля стругом, Н
Fп F1 F2 F3 F4 F5
F1 - сила внедрения погрузочной поверхности струга в
F2
F3
F4
F5
штабель угля, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга до уровня высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга выше высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля на конвейер, Н;
- сила сопротивления внутреннему трению в
штабеле угля перед стругом, Н.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку лемехом
струга, кВт
Pпогр
Vп
Fп V п
60 1000
- скорость перемещения струга, м/мин;
Ковшовые органы погрузки
Применяются на буровых проходческих комбайнах с
роторными или планетарными органами
разрушения
Проходческий комплекс Союз – 19
Комбайн проходческий ПК-8МА
Ковшовые органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
высокая надежность и долговечность,
повышенный механический КПД,
отсутствие своего отдельного привода
Недостатки:
существенное снижение производительности
при погрузке влажной горной массы (склонной к
налипанию);
частота вращения ковшей ограничена
возможностью их разгрузки в верхнем
положении
Ковшовые органы погрузки
Производительность (м3/с) ковшового органа по
погрузке:
Q гр V к i n
V к - емкость ковша, м3;
i - число ковшей;
n - частота вращения ковшей, мин-1;
=0,1-0,15 - коэффициент заполнения ковшей
Ковшовые органы погрузки
Критическая частота вращения ротора с учетом сил
трения породы о стенки ковша, мин-1
n кр
30
g 1 f
R
g - ускорение свободного падения, м/с2;
R - радиус луча, на котором крепится ковш, м;
f = 0,3-0,4 - коэффициент трения породы о стенки ковша
Ковшовые органы погрузки
Окружное усилие на ковше при зачерпывании
горной массы из штабеля, Н
P
k V к
k -удельное сопротивление породы зачерпыванию
(0,1...0,2 МПа);
- длина пути зачерпывания, м;
V к - ёмкость ковша, м3
Ковшовые органы погрузки
Мощность, расходуемая на зачерпывание горной
массы, кВт
Nз
P in
60000
Ковшовые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на подъем горной массы
породы на высоту разгрузки
(диаметр проходимой выработки), кВт
Np
Vк i n g D
60000
- насыпная плотность породы в ковше, т/м3;
g
- ускорение свободного падения, м/с2;
D - диаметр проходимой выработки, м
Ковшовые органы погрузки
Суммарная мощность привода ковшового грузчика,
кВт
N кг N з N п
V к i n k g D
60000
Погрузочные нагребающие лапы
Применяются на стреловых проходческих
комбайнах и буропогрузочных и погрузочных
машинах
Машина буропогрузочная БПР
Погрузочные нагребающие лапы
Достоинства:
обеспечивают хорошую погрузку крупнокусковой
скальной горной породы;
обеспечивают достаточно высокую
производительность;
имеют относительно простую конструкцию;
имеют удовлетворительную надежность
Погрузочные нагребающие лапы
Технологический цикл погрузки нагребающими
лапами состоит из следующих операций:
- внедрение лапы в штабель породы;
- зачерпывание породы;
- перемещение породы по наклонной плите грузчика
до передаточного конвейера;
- холостое движение лапы
Погрузочные нагребающие лапы
Производительность (м3/с) нагребающей лапы по
погрузке:
Qл Vл z n
V л - объем горной массы, транспортируемый лапой за
один ход качания, м3;
z - число нагребающих лап;
n - частота качания лап, с-1
Погрузочные нагребающие лапы
Объем породы, м3, транспортируемый лапой за
один ход качания
V л 0 ,5 B з d т hгр
B з - ширина передней кромки плиты стола грузчика, м;
d m - расстояние между траекториями движения лап,
hг р
которое ориентировочно равно диаметру ведущих
дисков, м;
- средняя высота слоя нагребаемой породы, которая
принимается равной (1,0...2,0) высоты нагребающей
лапы, м;
Погрузочные нагребающие лапы
Работа (Дж), совершаемая лапой за одно качание,
определяется суммированием работ на отрыв породы от штабеля,
перемещения её по плите стола грузчика и подъёма на высоту разгрузки
на передаточный конвейер
Aл W р k ш G hп f п
W - сопротивление отрыву породы от штабеля, Н;
р - путь, проходимый лапой при отделении породы от
штабеля, м;
k ш = 2 - коэффициент заштыбовки;
G - вес породы, перемещаемый лапой, Н;
h п - высота погрузки на передаточный конвейер, м;
f - коэффициент трения породы по плите грузчика;
- путь, проходимый породой по плите грузчика, м.
п
Погрузочные нагребающие лапы
Сопротивление отрыву породы от штабеля, Н
W в kв
- длина внедряющейся в штабель кромки
лапы,
м;
в
k-вудельное сопротивление внедрения лапы, Н/м.
Погрузочные нагребающие лапы
Вес породы, перемещаемый лапой, Н:
G Vл g
g
- насыпная плотность породы, т/м3;
- ускорение свободного падения, м/с2.
Погрузочные нагребающие лапы
Мощность привода лапы, кВт
Nл
Aл n
- КПД привода лапы
Slide 32
Доцент Кухарь В.Ю.
кафедра горных машин и
инжиниринга, ГВУЗ "НГУ"
Курс
Технология и оборудование
горного производства
Лекция 10
ОРГАНЫ ПОГРУЗКИ ГОРНЫХ КОМБАЙНОВ
Механизированная погрузка отбитой горной
массы производится при выемке пологих и
наклонных (до 35) пластов и проходке
горизонтальных и наклонных выработок.
При выемке крутых пластов и проходке
восстающих выработок транспортирование
отбитой горной массы от органа разрушения
производится самотеком под действием сил
гравитации.
Механическая погрузка отбитой горной массы
представляет собой две технологические
операции:
- зачерпывание разрушенной горной массы
- транспортирование ее к месту погрузки
(на лавовый или штрековый конвейер,
вагонетки или другие транспортные средства).
У современных очистных комбайнов
операции зачерпывания и транспортировки
совмещены и реализованы в конструкции
самого органа разрушения.
Такое совмещение функций в одном органе
упрощает конструкцию, уменьшает габариты
очистного комбайна и обеспечивает его работу
при минимальном обнажении кровли.
У проходческих комбайнов совмещение
операций зачерпывания и транспортировки
практически невозможно.
Зачерпывающая часть у этих комбайнов
осуществляет захват отбитой породы из
штабеля и производит погрузку ее на
передаточный конвейер (скребковый или
ленточный), который располагается вдоль
продольной оси комбайна, является второй
частью погрузочного органа и транспортирует
породу до перегружателя, штрекового
конвейера или вагонетки.
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- обеспечивать максимальную производительность
комбайна в конкретных условиях эксплуатации, то
есть должно обеспечиваться условие
Q гр Q к
Q гр Q к
Q гр (2...3)Q
когда поток поступающей на погрузку
отбитой породы постоянен
(буровые проходческие комбайны)
к
когда возможно внезапное
увеличение объема погружаемой
породы
(стреловые проходческие комбайны)
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- производить погрузку отбитой горной массы без
большого просыпания по всему фронту работы
органа разрушения с эффективной зачисткой почвы;
- не переизмельчать транспортируемую породу;
- обеспечивать дополнительное разрушение
нетранспортабельных кусков;
- иметь минимальную энергоемкость процесса
погрузки;
Требования, предъявляемые к органам погрузки
-не вызывать повышенного пылеобразования;
- обеспечивать возможность самозарубки очистного
комбайна в пласт;
- быть простым по устройству, легким и удобным в
монтаже и демонтаже;
- иметь минимальные габаритные размеры и массу
при высокой эксплуатационной надежности
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по характеру взаимодействия с погружаемой горной
массой
статические, не имеющие
специального привода
активные, имеющие
специальный привод и
конструктивные элементы
для дробления негабаритных
кусков породы и
перемещения разрушенной
горной массы
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с вертикально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с горизонтально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
шнековые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
барабанные
с вертикальной осью вращения
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
лемехо-отвальные
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
ковшовые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
загребающие
лапы
загребающие
звезды
Скребковые органы погрузки
Ранее широко использовались на
широкозахватных очистных комбайнах и первых
серийных отечественных стреловых
проходческих комбайнах
Широкозахватный очистной комбайн
«Донбасс»
Стреловой проходческий комбайн
ПК3М
Скребковые органы погрузки
В настоящее время скребковые органы погрузки
применяются на проходческих комбайнах
Машина поддирочно-погрузочная
МПР
Стреловой проходческий комбайн
КПЛ
Скребковые органы погрузки
Недостатки:
- значительное переизмельчение угля и
пылеобразование;
- низкий механический КПД и интенсивный износ
элементов направляющих ручьев бара и самой
цепи;
- значительные габаритные размеры и масса;
ограниченные возможности по погрузке
крупнокусковой крепкой породы
Шнековые органы погрузки
Совмещают в себе одновременно функцию
разрушения пласта и погрузки разрушенной
массы на забойный конвейер
Узкозахватный очистной комбайн
К-500
Проходческо-очистной комбайн
Урал-10А
Шнековые органы погрузки
Достоинства:
достаточно простая конструкция;
относительно высокий механический КПД;
повышенная прочность и долговечность
Шнековые органы погрузки
Производительность (м3/с) шнекового органа
разрушения по погрузке:
'
n 2
ш
2
D ш d ш S
Qш
N з и
4
cos ш
n - частота вращения шнека, с-1;
наружный диаметр шнека, м;
d ш - диаметр ступицы шнека, м;
'
S - шаг спирали шнека, м;
ш - толщина лопасти шнека, м;
ш - угол подъема лопасти шнека;
N з - число заходов шнека;
и - коэффициент использования сечения шнека на
выходе.
Dш -
Шнековые органы погрузки
Частота вращения шнекового органа разрушения по
условию отсутствия заштыбовки должна быть
больше критической его частоты вращения, с-1:
n кр
4 В з V пр Н р k 1 Н 0
2
Dш
2
dш
'
ш
S
N з
cos ш
и
В з - ширина захвата органа разрушения, м;
V пр
Нр
k1
- расчетная скорость подачи комбайна, м/с;
- расчетная мощность пласта, м;
- коэффициент, учитывающий часть угля,
подлежащего погрузке
Шнековые органы погрузки
Производительность шнека по погрузке
увеличивается в 1,5 - 2,0 раза с применением
зачистных щитков, которые удерживают отбитый
уголь в зоне шнека.
Шнековые органы погрузки
Сила сопротивления погрузке породы для
шнекового органа разрушения, Н
при работе без подпорного щитка Fпогр 100 h об
при работе с подпорным щитком Fпогр 350 hоб
подача за один оборот шнека
h об
100 V пр
n
Шнековые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку шнеком,
определяется из выражения, кВт
Pпогр
F погр D и n
60 1000
Лемехо-отвальные органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
повышенная прочность и долговечность;
не измельчают отбитый уголь;
не поднимают пыли
Недостатки:
значительные тяговые усилия для
перемещения вдоль забоя
Лемехо-отвальные органы погрузки
В настоящее время лемехо-отвальные
погрузочные органы применяются только в
стругах.
Это позволяет совмещать в одной конструкции
функции отделения угля от массива и его
погрузки на забойный конвейер
Лемехо-отвальные органы погрузки
Производительность (т/с) лемехо-отвального органа
по погрузке:
Q гр H р h V с
H р - расчетная мощность пласта, м;
h - толщина снимаемой стругом стружки, м;
V с - скорость перемещения струга вдоль лавы, м/с;
- плотность угля, т/м3.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Результирующая сила погрузки угля стругом, Н
Fп F1 F2 F3 F4 F5
F1 - сила внедрения погрузочной поверхности струга в
F2
F3
F4
F5
штабель угля, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга до уровня высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга выше высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля на конвейер, Н;
- сила сопротивления внутреннему трению в
штабеле угля перед стругом, Н.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку лемехом
струга, кВт
Pпогр
Vп
Fп V п
60 1000
- скорость перемещения струга, м/мин;
Ковшовые органы погрузки
Применяются на буровых проходческих комбайнах с
роторными или планетарными органами
разрушения
Проходческий комплекс Союз – 19
Комбайн проходческий ПК-8МА
Ковшовые органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
высокая надежность и долговечность,
повышенный механический КПД,
отсутствие своего отдельного привода
Недостатки:
существенное снижение производительности
при погрузке влажной горной массы (склонной к
налипанию);
частота вращения ковшей ограничена
возможностью их разгрузки в верхнем
положении
Ковшовые органы погрузки
Производительность (м3/с) ковшового органа по
погрузке:
Q гр V к i n
V к - емкость ковша, м3;
i - число ковшей;
n - частота вращения ковшей, мин-1;
=0,1-0,15 - коэффициент заполнения ковшей
Ковшовые органы погрузки
Критическая частота вращения ротора с учетом сил
трения породы о стенки ковша, мин-1
n кр
30
g 1 f
R
g - ускорение свободного падения, м/с2;
R - радиус луча, на котором крепится ковш, м;
f = 0,3-0,4 - коэффициент трения породы о стенки ковша
Ковшовые органы погрузки
Окружное усилие на ковше при зачерпывании
горной массы из штабеля, Н
P
k V к
k -удельное сопротивление породы зачерпыванию
(0,1...0,2 МПа);
- длина пути зачерпывания, м;
V к - ёмкость ковша, м3
Ковшовые органы погрузки
Мощность, расходуемая на зачерпывание горной
массы, кВт
Nз
P in
60000
Ковшовые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на подъем горной массы
породы на высоту разгрузки
(диаметр проходимой выработки), кВт
Np
Vк i n g D
60000
- насыпная плотность породы в ковше, т/м3;
g
- ускорение свободного падения, м/с2;
D - диаметр проходимой выработки, м
Ковшовые органы погрузки
Суммарная мощность привода ковшового грузчика,
кВт
N кг N з N п
V к i n k g D
60000
Погрузочные нагребающие лапы
Применяются на стреловых проходческих
комбайнах и буропогрузочных и погрузочных
машинах
Машина буропогрузочная БПР
Погрузочные нагребающие лапы
Достоинства:
обеспечивают хорошую погрузку крупнокусковой
скальной горной породы;
обеспечивают достаточно высокую
производительность;
имеют относительно простую конструкцию;
имеют удовлетворительную надежность
Погрузочные нагребающие лапы
Технологический цикл погрузки нагребающими
лапами состоит из следующих операций:
- внедрение лапы в штабель породы;
- зачерпывание породы;
- перемещение породы по наклонной плите грузчика
до передаточного конвейера;
- холостое движение лапы
Погрузочные нагребающие лапы
Производительность (м3/с) нагребающей лапы по
погрузке:
Qл Vл z n
V л - объем горной массы, транспортируемый лапой за
один ход качания, м3;
z - число нагребающих лап;
n - частота качания лап, с-1
Погрузочные нагребающие лапы
Объем породы, м3, транспортируемый лапой за
один ход качания
V л 0 ,5 B з d т hгр
B з - ширина передней кромки плиты стола грузчика, м;
d m - расстояние между траекториями движения лап,
hг р
которое ориентировочно равно диаметру ведущих
дисков, м;
- средняя высота слоя нагребаемой породы, которая
принимается равной (1,0...2,0) высоты нагребающей
лапы, м;
Погрузочные нагребающие лапы
Работа (Дж), совершаемая лапой за одно качание,
определяется суммированием работ на отрыв породы от штабеля,
перемещения её по плите стола грузчика и подъёма на высоту разгрузки
на передаточный конвейер
Aл W р k ш G hп f п
W - сопротивление отрыву породы от штабеля, Н;
р - путь, проходимый лапой при отделении породы от
штабеля, м;
k ш = 2 - коэффициент заштыбовки;
G - вес породы, перемещаемый лапой, Н;
h п - высота погрузки на передаточный конвейер, м;
f - коэффициент трения породы по плите грузчика;
- путь, проходимый породой по плите грузчика, м.
п
Погрузочные нагребающие лапы
Сопротивление отрыву породы от штабеля, Н
W в kв
- длина внедряющейся в штабель кромки
лапы,
м;
в
k-вудельное сопротивление внедрения лапы, Н/м.
Погрузочные нагребающие лапы
Вес породы, перемещаемый лапой, Н:
G Vл g
g
- насыпная плотность породы, т/м3;
- ускорение свободного падения, м/с2.
Погрузочные нагребающие лапы
Мощность привода лапы, кВт
Nл
Aл n
- КПД привода лапы
Slide 33
Доцент Кухарь В.Ю.
кафедра горных машин и
инжиниринга, ГВУЗ "НГУ"
Курс
Технология и оборудование
горного производства
Лекция 10
ОРГАНЫ ПОГРУЗКИ ГОРНЫХ КОМБАЙНОВ
Механизированная погрузка отбитой горной
массы производится при выемке пологих и
наклонных (до 35) пластов и проходке
горизонтальных и наклонных выработок.
При выемке крутых пластов и проходке
восстающих выработок транспортирование
отбитой горной массы от органа разрушения
производится самотеком под действием сил
гравитации.
Механическая погрузка отбитой горной массы
представляет собой две технологические
операции:
- зачерпывание разрушенной горной массы
- транспортирование ее к месту погрузки
(на лавовый или штрековый конвейер,
вагонетки или другие транспортные средства).
У современных очистных комбайнов
операции зачерпывания и транспортировки
совмещены и реализованы в конструкции
самого органа разрушения.
Такое совмещение функций в одном органе
упрощает конструкцию, уменьшает габариты
очистного комбайна и обеспечивает его работу
при минимальном обнажении кровли.
У проходческих комбайнов совмещение
операций зачерпывания и транспортировки
практически невозможно.
Зачерпывающая часть у этих комбайнов
осуществляет захват отбитой породы из
штабеля и производит погрузку ее на
передаточный конвейер (скребковый или
ленточный), который располагается вдоль
продольной оси комбайна, является второй
частью погрузочного органа и транспортирует
породу до перегружателя, штрекового
конвейера или вагонетки.
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- обеспечивать максимальную производительность
комбайна в конкретных условиях эксплуатации, то
есть должно обеспечиваться условие
Q гр Q к
Q гр Q к
Q гр (2...3)Q
когда поток поступающей на погрузку
отбитой породы постоянен
(буровые проходческие комбайны)
к
когда возможно внезапное
увеличение объема погружаемой
породы
(стреловые проходческие комбайны)
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- производить погрузку отбитой горной массы без
большого просыпания по всему фронту работы
органа разрушения с эффективной зачисткой почвы;
- не переизмельчать транспортируемую породу;
- обеспечивать дополнительное разрушение
нетранспортабельных кусков;
- иметь минимальную энергоемкость процесса
погрузки;
Требования, предъявляемые к органам погрузки
-не вызывать повышенного пылеобразования;
- обеспечивать возможность самозарубки очистного
комбайна в пласт;
- быть простым по устройству, легким и удобным в
монтаже и демонтаже;
- иметь минимальные габаритные размеры и массу
при высокой эксплуатационной надежности
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по характеру взаимодействия с погружаемой горной
массой
статические, не имеющие
специального привода
активные, имеющие
специальный привод и
конструктивные элементы
для дробления негабаритных
кусков породы и
перемещения разрушенной
горной массы
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с вертикально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с горизонтально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
шнековые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
барабанные
с вертикальной осью вращения
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
лемехо-отвальные
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
ковшовые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
загребающие
лапы
загребающие
звезды
Скребковые органы погрузки
Ранее широко использовались на
широкозахватных очистных комбайнах и первых
серийных отечественных стреловых
проходческих комбайнах
Широкозахватный очистной комбайн
«Донбасс»
Стреловой проходческий комбайн
ПК3М
Скребковые органы погрузки
В настоящее время скребковые органы погрузки
применяются на проходческих комбайнах
Машина поддирочно-погрузочная
МПР
Стреловой проходческий комбайн
КПЛ
Скребковые органы погрузки
Недостатки:
- значительное переизмельчение угля и
пылеобразование;
- низкий механический КПД и интенсивный износ
элементов направляющих ручьев бара и самой
цепи;
- значительные габаритные размеры и масса;
ограниченные возможности по погрузке
крупнокусковой крепкой породы
Шнековые органы погрузки
Совмещают в себе одновременно функцию
разрушения пласта и погрузки разрушенной
массы на забойный конвейер
Узкозахватный очистной комбайн
К-500
Проходческо-очистной комбайн
Урал-10А
Шнековые органы погрузки
Достоинства:
достаточно простая конструкция;
относительно высокий механический КПД;
повышенная прочность и долговечность
Шнековые органы погрузки
Производительность (м3/с) шнекового органа
разрушения по погрузке:
'
n 2
ш
2
D ш d ш S
Qш
N з и
4
cos ш
n - частота вращения шнека, с-1;
наружный диаметр шнека, м;
d ш - диаметр ступицы шнека, м;
'
S - шаг спирали шнека, м;
ш - толщина лопасти шнека, м;
ш - угол подъема лопасти шнека;
N з - число заходов шнека;
и - коэффициент использования сечения шнека на
выходе.
Dш -
Шнековые органы погрузки
Частота вращения шнекового органа разрушения по
условию отсутствия заштыбовки должна быть
больше критической его частоты вращения, с-1:
n кр
4 В з V пр Н р k 1 Н 0
2
Dш
2
dш
'
ш
S
N з
cos ш
и
В з - ширина захвата органа разрушения, м;
V пр
Нр
k1
- расчетная скорость подачи комбайна, м/с;
- расчетная мощность пласта, м;
- коэффициент, учитывающий часть угля,
подлежащего погрузке
Шнековые органы погрузки
Производительность шнека по погрузке
увеличивается в 1,5 - 2,0 раза с применением
зачистных щитков, которые удерживают отбитый
уголь в зоне шнека.
Шнековые органы погрузки
Сила сопротивления погрузке породы для
шнекового органа разрушения, Н
при работе без подпорного щитка Fпогр 100 h об
при работе с подпорным щитком Fпогр 350 hоб
подача за один оборот шнека
h об
100 V пр
n
Шнековые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку шнеком,
определяется из выражения, кВт
Pпогр
F погр D и n
60 1000
Лемехо-отвальные органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
повышенная прочность и долговечность;
не измельчают отбитый уголь;
не поднимают пыли
Недостатки:
значительные тяговые усилия для
перемещения вдоль забоя
Лемехо-отвальные органы погрузки
В настоящее время лемехо-отвальные
погрузочные органы применяются только в
стругах.
Это позволяет совмещать в одной конструкции
функции отделения угля от массива и его
погрузки на забойный конвейер
Лемехо-отвальные органы погрузки
Производительность (т/с) лемехо-отвального органа
по погрузке:
Q гр H р h V с
H р - расчетная мощность пласта, м;
h - толщина снимаемой стругом стружки, м;
V с - скорость перемещения струга вдоль лавы, м/с;
- плотность угля, т/м3.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Результирующая сила погрузки угля стругом, Н
Fп F1 F2 F3 F4 F5
F1 - сила внедрения погрузочной поверхности струга в
F2
F3
F4
F5
штабель угля, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга до уровня высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга выше высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля на конвейер, Н;
- сила сопротивления внутреннему трению в
штабеле угля перед стругом, Н.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку лемехом
струга, кВт
Pпогр
Vп
Fп V п
60 1000
- скорость перемещения струга, м/мин;
Ковшовые органы погрузки
Применяются на буровых проходческих комбайнах с
роторными или планетарными органами
разрушения
Проходческий комплекс Союз – 19
Комбайн проходческий ПК-8МА
Ковшовые органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
высокая надежность и долговечность,
повышенный механический КПД,
отсутствие своего отдельного привода
Недостатки:
существенное снижение производительности
при погрузке влажной горной массы (склонной к
налипанию);
частота вращения ковшей ограничена
возможностью их разгрузки в верхнем
положении
Ковшовые органы погрузки
Производительность (м3/с) ковшового органа по
погрузке:
Q гр V к i n
V к - емкость ковша, м3;
i - число ковшей;
n - частота вращения ковшей, мин-1;
=0,1-0,15 - коэффициент заполнения ковшей
Ковшовые органы погрузки
Критическая частота вращения ротора с учетом сил
трения породы о стенки ковша, мин-1
n кр
30
g 1 f
R
g - ускорение свободного падения, м/с2;
R - радиус луча, на котором крепится ковш, м;
f = 0,3-0,4 - коэффициент трения породы о стенки ковша
Ковшовые органы погрузки
Окружное усилие на ковше при зачерпывании
горной массы из штабеля, Н
P
k V к
k -удельное сопротивление породы зачерпыванию
(0,1...0,2 МПа);
- длина пути зачерпывания, м;
V к - ёмкость ковша, м3
Ковшовые органы погрузки
Мощность, расходуемая на зачерпывание горной
массы, кВт
Nз
P in
60000
Ковшовые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на подъем горной массы
породы на высоту разгрузки
(диаметр проходимой выработки), кВт
Np
Vк i n g D
60000
- насыпная плотность породы в ковше, т/м3;
g
- ускорение свободного падения, м/с2;
D - диаметр проходимой выработки, м
Ковшовые органы погрузки
Суммарная мощность привода ковшового грузчика,
кВт
N кг N з N п
V к i n k g D
60000
Погрузочные нагребающие лапы
Применяются на стреловых проходческих
комбайнах и буропогрузочных и погрузочных
машинах
Машина буропогрузочная БПР
Погрузочные нагребающие лапы
Достоинства:
обеспечивают хорошую погрузку крупнокусковой
скальной горной породы;
обеспечивают достаточно высокую
производительность;
имеют относительно простую конструкцию;
имеют удовлетворительную надежность
Погрузочные нагребающие лапы
Технологический цикл погрузки нагребающими
лапами состоит из следующих операций:
- внедрение лапы в штабель породы;
- зачерпывание породы;
- перемещение породы по наклонной плите грузчика
до передаточного конвейера;
- холостое движение лапы
Погрузочные нагребающие лапы
Производительность (м3/с) нагребающей лапы по
погрузке:
Qл Vл z n
V л - объем горной массы, транспортируемый лапой за
один ход качания, м3;
z - число нагребающих лап;
n - частота качания лап, с-1
Погрузочные нагребающие лапы
Объем породы, м3, транспортируемый лапой за
один ход качания
V л 0 ,5 B з d т hгр
B з - ширина передней кромки плиты стола грузчика, м;
d m - расстояние между траекториями движения лап,
hг р
которое ориентировочно равно диаметру ведущих
дисков, м;
- средняя высота слоя нагребаемой породы, которая
принимается равной (1,0...2,0) высоты нагребающей
лапы, м;
Погрузочные нагребающие лапы
Работа (Дж), совершаемая лапой за одно качание,
определяется суммированием работ на отрыв породы от штабеля,
перемещения её по плите стола грузчика и подъёма на высоту разгрузки
на передаточный конвейер
Aл W р k ш G hп f п
W - сопротивление отрыву породы от штабеля, Н;
р - путь, проходимый лапой при отделении породы от
штабеля, м;
k ш = 2 - коэффициент заштыбовки;
G - вес породы, перемещаемый лапой, Н;
h п - высота погрузки на передаточный конвейер, м;
f - коэффициент трения породы по плите грузчика;
- путь, проходимый породой по плите грузчика, м.
п
Погрузочные нагребающие лапы
Сопротивление отрыву породы от штабеля, Н
W в kв
- длина внедряющейся в штабель кромки
лапы,
м;
в
k-вудельное сопротивление внедрения лапы, Н/м.
Погрузочные нагребающие лапы
Вес породы, перемещаемый лапой, Н:
G Vл g
g
- насыпная плотность породы, т/м3;
- ускорение свободного падения, м/с2.
Погрузочные нагребающие лапы
Мощность привода лапы, кВт
Nл
Aл n
- КПД привода лапы
Slide 34
Доцент Кухарь В.Ю.
кафедра горных машин и
инжиниринга, ГВУЗ "НГУ"
Курс
Технология и оборудование
горного производства
Лекция 10
ОРГАНЫ ПОГРУЗКИ ГОРНЫХ КОМБАЙНОВ
Механизированная погрузка отбитой горной
массы производится при выемке пологих и
наклонных (до 35) пластов и проходке
горизонтальных и наклонных выработок.
При выемке крутых пластов и проходке
восстающих выработок транспортирование
отбитой горной массы от органа разрушения
производится самотеком под действием сил
гравитации.
Механическая погрузка отбитой горной массы
представляет собой две технологические
операции:
- зачерпывание разрушенной горной массы
- транспортирование ее к месту погрузки
(на лавовый или штрековый конвейер,
вагонетки или другие транспортные средства).
У современных очистных комбайнов
операции зачерпывания и транспортировки
совмещены и реализованы в конструкции
самого органа разрушения.
Такое совмещение функций в одном органе
упрощает конструкцию, уменьшает габариты
очистного комбайна и обеспечивает его работу
при минимальном обнажении кровли.
У проходческих комбайнов совмещение
операций зачерпывания и транспортировки
практически невозможно.
Зачерпывающая часть у этих комбайнов
осуществляет захват отбитой породы из
штабеля и производит погрузку ее на
передаточный конвейер (скребковый или
ленточный), который располагается вдоль
продольной оси комбайна, является второй
частью погрузочного органа и транспортирует
породу до перегружателя, штрекового
конвейера или вагонетки.
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- обеспечивать максимальную производительность
комбайна в конкретных условиях эксплуатации, то
есть должно обеспечиваться условие
Q гр Q к
Q гр Q к
Q гр (2...3)Q
когда поток поступающей на погрузку
отбитой породы постоянен
(буровые проходческие комбайны)
к
когда возможно внезапное
увеличение объема погружаемой
породы
(стреловые проходческие комбайны)
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- производить погрузку отбитой горной массы без
большого просыпания по всему фронту работы
органа разрушения с эффективной зачисткой почвы;
- не переизмельчать транспортируемую породу;
- обеспечивать дополнительное разрушение
нетранспортабельных кусков;
- иметь минимальную энергоемкость процесса
погрузки;
Требования, предъявляемые к органам погрузки
-не вызывать повышенного пылеобразования;
- обеспечивать возможность самозарубки очистного
комбайна в пласт;
- быть простым по устройству, легким и удобным в
монтаже и демонтаже;
- иметь минимальные габаритные размеры и массу
при высокой эксплуатационной надежности
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по характеру взаимодействия с погружаемой горной
массой
статические, не имеющие
специального привода
активные, имеющие
специальный привод и
конструктивные элементы
для дробления негабаритных
кусков породы и
перемещения разрушенной
горной массы
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с вертикально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с горизонтально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
шнековые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
барабанные
с вертикальной осью вращения
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
лемехо-отвальные
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
ковшовые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
загребающие
лапы
загребающие
звезды
Скребковые органы погрузки
Ранее широко использовались на
широкозахватных очистных комбайнах и первых
серийных отечественных стреловых
проходческих комбайнах
Широкозахватный очистной комбайн
«Донбасс»
Стреловой проходческий комбайн
ПК3М
Скребковые органы погрузки
В настоящее время скребковые органы погрузки
применяются на проходческих комбайнах
Машина поддирочно-погрузочная
МПР
Стреловой проходческий комбайн
КПЛ
Скребковые органы погрузки
Недостатки:
- значительное переизмельчение угля и
пылеобразование;
- низкий механический КПД и интенсивный износ
элементов направляющих ручьев бара и самой
цепи;
- значительные габаритные размеры и масса;
ограниченные возможности по погрузке
крупнокусковой крепкой породы
Шнековые органы погрузки
Совмещают в себе одновременно функцию
разрушения пласта и погрузки разрушенной
массы на забойный конвейер
Узкозахватный очистной комбайн
К-500
Проходческо-очистной комбайн
Урал-10А
Шнековые органы погрузки
Достоинства:
достаточно простая конструкция;
относительно высокий механический КПД;
повышенная прочность и долговечность
Шнековые органы погрузки
Производительность (м3/с) шнекового органа
разрушения по погрузке:
'
n 2
ш
2
D ш d ш S
Qш
N з и
4
cos ш
n - частота вращения шнека, с-1;
наружный диаметр шнека, м;
d ш - диаметр ступицы шнека, м;
'
S - шаг спирали шнека, м;
ш - толщина лопасти шнека, м;
ш - угол подъема лопасти шнека;
N з - число заходов шнека;
и - коэффициент использования сечения шнека на
выходе.
Dш -
Шнековые органы погрузки
Частота вращения шнекового органа разрушения по
условию отсутствия заштыбовки должна быть
больше критической его частоты вращения, с-1:
n кр
4 В з V пр Н р k 1 Н 0
2
Dш
2
dш
'
ш
S
N з
cos ш
и
В з - ширина захвата органа разрушения, м;
V пр
Нр
k1
- расчетная скорость подачи комбайна, м/с;
- расчетная мощность пласта, м;
- коэффициент, учитывающий часть угля,
подлежащего погрузке
Шнековые органы погрузки
Производительность шнека по погрузке
увеличивается в 1,5 - 2,0 раза с применением
зачистных щитков, которые удерживают отбитый
уголь в зоне шнека.
Шнековые органы погрузки
Сила сопротивления погрузке породы для
шнекового органа разрушения, Н
при работе без подпорного щитка Fпогр 100 h об
при работе с подпорным щитком Fпогр 350 hоб
подача за один оборот шнека
h об
100 V пр
n
Шнековые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку шнеком,
определяется из выражения, кВт
Pпогр
F погр D и n
60 1000
Лемехо-отвальные органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
повышенная прочность и долговечность;
не измельчают отбитый уголь;
не поднимают пыли
Недостатки:
значительные тяговые усилия для
перемещения вдоль забоя
Лемехо-отвальные органы погрузки
В настоящее время лемехо-отвальные
погрузочные органы применяются только в
стругах.
Это позволяет совмещать в одной конструкции
функции отделения угля от массива и его
погрузки на забойный конвейер
Лемехо-отвальные органы погрузки
Производительность (т/с) лемехо-отвального органа
по погрузке:
Q гр H р h V с
H р - расчетная мощность пласта, м;
h - толщина снимаемой стругом стружки, м;
V с - скорость перемещения струга вдоль лавы, м/с;
- плотность угля, т/м3.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Результирующая сила погрузки угля стругом, Н
Fп F1 F2 F3 F4 F5
F1 - сила внедрения погрузочной поверхности струга в
F2
F3
F4
F5
штабель угля, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга до уровня высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга выше высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля на конвейер, Н;
- сила сопротивления внутреннему трению в
штабеле угля перед стругом, Н.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку лемехом
струга, кВт
Pпогр
Vп
Fп V п
60 1000
- скорость перемещения струга, м/мин;
Ковшовые органы погрузки
Применяются на буровых проходческих комбайнах с
роторными или планетарными органами
разрушения
Проходческий комплекс Союз – 19
Комбайн проходческий ПК-8МА
Ковшовые органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
высокая надежность и долговечность,
повышенный механический КПД,
отсутствие своего отдельного привода
Недостатки:
существенное снижение производительности
при погрузке влажной горной массы (склонной к
налипанию);
частота вращения ковшей ограничена
возможностью их разгрузки в верхнем
положении
Ковшовые органы погрузки
Производительность (м3/с) ковшового органа по
погрузке:
Q гр V к i n
V к - емкость ковша, м3;
i - число ковшей;
n - частота вращения ковшей, мин-1;
=0,1-0,15 - коэффициент заполнения ковшей
Ковшовые органы погрузки
Критическая частота вращения ротора с учетом сил
трения породы о стенки ковша, мин-1
n кр
30
g 1 f
R
g - ускорение свободного падения, м/с2;
R - радиус луча, на котором крепится ковш, м;
f = 0,3-0,4 - коэффициент трения породы о стенки ковша
Ковшовые органы погрузки
Окружное усилие на ковше при зачерпывании
горной массы из штабеля, Н
P
k V к
k -удельное сопротивление породы зачерпыванию
(0,1...0,2 МПа);
- длина пути зачерпывания, м;
V к - ёмкость ковша, м3
Ковшовые органы погрузки
Мощность, расходуемая на зачерпывание горной
массы, кВт
Nз
P in
60000
Ковшовые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на подъем горной массы
породы на высоту разгрузки
(диаметр проходимой выработки), кВт
Np
Vк i n g D
60000
- насыпная плотность породы в ковше, т/м3;
g
- ускорение свободного падения, м/с2;
D - диаметр проходимой выработки, м
Ковшовые органы погрузки
Суммарная мощность привода ковшового грузчика,
кВт
N кг N з N п
V к i n k g D
60000
Погрузочные нагребающие лапы
Применяются на стреловых проходческих
комбайнах и буропогрузочных и погрузочных
машинах
Машина буропогрузочная БПР
Погрузочные нагребающие лапы
Достоинства:
обеспечивают хорошую погрузку крупнокусковой
скальной горной породы;
обеспечивают достаточно высокую
производительность;
имеют относительно простую конструкцию;
имеют удовлетворительную надежность
Погрузочные нагребающие лапы
Технологический цикл погрузки нагребающими
лапами состоит из следующих операций:
- внедрение лапы в штабель породы;
- зачерпывание породы;
- перемещение породы по наклонной плите грузчика
до передаточного конвейера;
- холостое движение лапы
Погрузочные нагребающие лапы
Производительность (м3/с) нагребающей лапы по
погрузке:
Qл Vл z n
V л - объем горной массы, транспортируемый лапой за
один ход качания, м3;
z - число нагребающих лап;
n - частота качания лап, с-1
Погрузочные нагребающие лапы
Объем породы, м3, транспортируемый лапой за
один ход качания
V л 0 ,5 B з d т hгр
B з - ширина передней кромки плиты стола грузчика, м;
d m - расстояние между траекториями движения лап,
hг р
которое ориентировочно равно диаметру ведущих
дисков, м;
- средняя высота слоя нагребаемой породы, которая
принимается равной (1,0...2,0) высоты нагребающей
лапы, м;
Погрузочные нагребающие лапы
Работа (Дж), совершаемая лапой за одно качание,
определяется суммированием работ на отрыв породы от штабеля,
перемещения её по плите стола грузчика и подъёма на высоту разгрузки
на передаточный конвейер
Aл W р k ш G hп f п
W - сопротивление отрыву породы от штабеля, Н;
р - путь, проходимый лапой при отделении породы от
штабеля, м;
k ш = 2 - коэффициент заштыбовки;
G - вес породы, перемещаемый лапой, Н;
h п - высота погрузки на передаточный конвейер, м;
f - коэффициент трения породы по плите грузчика;
- путь, проходимый породой по плите грузчика, м.
п
Погрузочные нагребающие лапы
Сопротивление отрыву породы от штабеля, Н
W в kв
- длина внедряющейся в штабель кромки
лапы,
м;
в
k-вудельное сопротивление внедрения лапы, Н/м.
Погрузочные нагребающие лапы
Вес породы, перемещаемый лапой, Н:
G Vл g
g
- насыпная плотность породы, т/м3;
- ускорение свободного падения, м/с2.
Погрузочные нагребающие лапы
Мощность привода лапы, кВт
Nл
Aл n
- КПД привода лапы
Slide 35
Доцент Кухарь В.Ю.
кафедра горных машин и
инжиниринга, ГВУЗ "НГУ"
Курс
Технология и оборудование
горного производства
Лекция 10
ОРГАНЫ ПОГРУЗКИ ГОРНЫХ КОМБАЙНОВ
Механизированная погрузка отбитой горной
массы производится при выемке пологих и
наклонных (до 35) пластов и проходке
горизонтальных и наклонных выработок.
При выемке крутых пластов и проходке
восстающих выработок транспортирование
отбитой горной массы от органа разрушения
производится самотеком под действием сил
гравитации.
Механическая погрузка отбитой горной массы
представляет собой две технологические
операции:
- зачерпывание разрушенной горной массы
- транспортирование ее к месту погрузки
(на лавовый или штрековый конвейер,
вагонетки или другие транспортные средства).
У современных очистных комбайнов
операции зачерпывания и транспортировки
совмещены и реализованы в конструкции
самого органа разрушения.
Такое совмещение функций в одном органе
упрощает конструкцию, уменьшает габариты
очистного комбайна и обеспечивает его работу
при минимальном обнажении кровли.
У проходческих комбайнов совмещение
операций зачерпывания и транспортировки
практически невозможно.
Зачерпывающая часть у этих комбайнов
осуществляет захват отбитой породы из
штабеля и производит погрузку ее на
передаточный конвейер (скребковый или
ленточный), который располагается вдоль
продольной оси комбайна, является второй
частью погрузочного органа и транспортирует
породу до перегружателя, штрекового
конвейера или вагонетки.
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- обеспечивать максимальную производительность
комбайна в конкретных условиях эксплуатации, то
есть должно обеспечиваться условие
Q гр Q к
Q гр Q к
Q гр (2...3)Q
когда поток поступающей на погрузку
отбитой породы постоянен
(буровые проходческие комбайны)
к
когда возможно внезапное
увеличение объема погружаемой
породы
(стреловые проходческие комбайны)
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- производить погрузку отбитой горной массы без
большого просыпания по всему фронту работы
органа разрушения с эффективной зачисткой почвы;
- не переизмельчать транспортируемую породу;
- обеспечивать дополнительное разрушение
нетранспортабельных кусков;
- иметь минимальную энергоемкость процесса
погрузки;
Требования, предъявляемые к органам погрузки
-не вызывать повышенного пылеобразования;
- обеспечивать возможность самозарубки очистного
комбайна в пласт;
- быть простым по устройству, легким и удобным в
монтаже и демонтаже;
- иметь минимальные габаритные размеры и массу
при высокой эксплуатационной надежности
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по характеру взаимодействия с погружаемой горной
массой
статические, не имеющие
специального привода
активные, имеющие
специальный привод и
конструктивные элементы
для дробления негабаритных
кусков породы и
перемещения разрушенной
горной массы
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с вертикально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с горизонтально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
шнековые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
барабанные
с вертикальной осью вращения
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
лемехо-отвальные
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
ковшовые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
загребающие
лапы
загребающие
звезды
Скребковые органы погрузки
Ранее широко использовались на
широкозахватных очистных комбайнах и первых
серийных отечественных стреловых
проходческих комбайнах
Широкозахватный очистной комбайн
«Донбасс»
Стреловой проходческий комбайн
ПК3М
Скребковые органы погрузки
В настоящее время скребковые органы погрузки
применяются на проходческих комбайнах
Машина поддирочно-погрузочная
МПР
Стреловой проходческий комбайн
КПЛ
Скребковые органы погрузки
Недостатки:
- значительное переизмельчение угля и
пылеобразование;
- низкий механический КПД и интенсивный износ
элементов направляющих ручьев бара и самой
цепи;
- значительные габаритные размеры и масса;
ограниченные возможности по погрузке
крупнокусковой крепкой породы
Шнековые органы погрузки
Совмещают в себе одновременно функцию
разрушения пласта и погрузки разрушенной
массы на забойный конвейер
Узкозахватный очистной комбайн
К-500
Проходческо-очистной комбайн
Урал-10А
Шнековые органы погрузки
Достоинства:
достаточно простая конструкция;
относительно высокий механический КПД;
повышенная прочность и долговечность
Шнековые органы погрузки
Производительность (м3/с) шнекового органа
разрушения по погрузке:
'
n 2
ш
2
D ш d ш S
Qш
N з и
4
cos ш
n - частота вращения шнека, с-1;
наружный диаметр шнека, м;
d ш - диаметр ступицы шнека, м;
'
S - шаг спирали шнека, м;
ш - толщина лопасти шнека, м;
ш - угол подъема лопасти шнека;
N з - число заходов шнека;
и - коэффициент использования сечения шнека на
выходе.
Dш -
Шнековые органы погрузки
Частота вращения шнекового органа разрушения по
условию отсутствия заштыбовки должна быть
больше критической его частоты вращения, с-1:
n кр
4 В з V пр Н р k 1 Н 0
2
Dш
2
dш
'
ш
S
N з
cos ш
и
В з - ширина захвата органа разрушения, м;
V пр
Нр
k1
- расчетная скорость подачи комбайна, м/с;
- расчетная мощность пласта, м;
- коэффициент, учитывающий часть угля,
подлежащего погрузке
Шнековые органы погрузки
Производительность шнека по погрузке
увеличивается в 1,5 - 2,0 раза с применением
зачистных щитков, которые удерживают отбитый
уголь в зоне шнека.
Шнековые органы погрузки
Сила сопротивления погрузке породы для
шнекового органа разрушения, Н
при работе без подпорного щитка Fпогр 100 h об
при работе с подпорным щитком Fпогр 350 hоб
подача за один оборот шнека
h об
100 V пр
n
Шнековые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку шнеком,
определяется из выражения, кВт
Pпогр
F погр D и n
60 1000
Лемехо-отвальные органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
повышенная прочность и долговечность;
не измельчают отбитый уголь;
не поднимают пыли
Недостатки:
значительные тяговые усилия для
перемещения вдоль забоя
Лемехо-отвальные органы погрузки
В настоящее время лемехо-отвальные
погрузочные органы применяются только в
стругах.
Это позволяет совмещать в одной конструкции
функции отделения угля от массива и его
погрузки на забойный конвейер
Лемехо-отвальные органы погрузки
Производительность (т/с) лемехо-отвального органа
по погрузке:
Q гр H р h V с
H р - расчетная мощность пласта, м;
h - толщина снимаемой стругом стружки, м;
V с - скорость перемещения струга вдоль лавы, м/с;
- плотность угля, т/м3.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Результирующая сила погрузки угля стругом, Н
Fп F1 F2 F3 F4 F5
F1 - сила внедрения погрузочной поверхности струга в
F2
F3
F4
F5
штабель угля, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга до уровня высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга выше высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля на конвейер, Н;
- сила сопротивления внутреннему трению в
штабеле угля перед стругом, Н.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку лемехом
струга, кВт
Pпогр
Vп
Fп V п
60 1000
- скорость перемещения струга, м/мин;
Ковшовые органы погрузки
Применяются на буровых проходческих комбайнах с
роторными или планетарными органами
разрушения
Проходческий комплекс Союз – 19
Комбайн проходческий ПК-8МА
Ковшовые органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
высокая надежность и долговечность,
повышенный механический КПД,
отсутствие своего отдельного привода
Недостатки:
существенное снижение производительности
при погрузке влажной горной массы (склонной к
налипанию);
частота вращения ковшей ограничена
возможностью их разгрузки в верхнем
положении
Ковшовые органы погрузки
Производительность (м3/с) ковшового органа по
погрузке:
Q гр V к i n
V к - емкость ковша, м3;
i - число ковшей;
n - частота вращения ковшей, мин-1;
=0,1-0,15 - коэффициент заполнения ковшей
Ковшовые органы погрузки
Критическая частота вращения ротора с учетом сил
трения породы о стенки ковша, мин-1
n кр
30
g 1 f
R
g - ускорение свободного падения, м/с2;
R - радиус луча, на котором крепится ковш, м;
f = 0,3-0,4 - коэффициент трения породы о стенки ковша
Ковшовые органы погрузки
Окружное усилие на ковше при зачерпывании
горной массы из штабеля, Н
P
k V к
k -удельное сопротивление породы зачерпыванию
(0,1...0,2 МПа);
- длина пути зачерпывания, м;
V к - ёмкость ковша, м3
Ковшовые органы погрузки
Мощность, расходуемая на зачерпывание горной
массы, кВт
Nз
P in
60000
Ковшовые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на подъем горной массы
породы на высоту разгрузки
(диаметр проходимой выработки), кВт
Np
Vк i n g D
60000
- насыпная плотность породы в ковше, т/м3;
g
- ускорение свободного падения, м/с2;
D - диаметр проходимой выработки, м
Ковшовые органы погрузки
Суммарная мощность привода ковшового грузчика,
кВт
N кг N з N п
V к i n k g D
60000
Погрузочные нагребающие лапы
Применяются на стреловых проходческих
комбайнах и буропогрузочных и погрузочных
машинах
Машина буропогрузочная БПР
Погрузочные нагребающие лапы
Достоинства:
обеспечивают хорошую погрузку крупнокусковой
скальной горной породы;
обеспечивают достаточно высокую
производительность;
имеют относительно простую конструкцию;
имеют удовлетворительную надежность
Погрузочные нагребающие лапы
Технологический цикл погрузки нагребающими
лапами состоит из следующих операций:
- внедрение лапы в штабель породы;
- зачерпывание породы;
- перемещение породы по наклонной плите грузчика
до передаточного конвейера;
- холостое движение лапы
Погрузочные нагребающие лапы
Производительность (м3/с) нагребающей лапы по
погрузке:
Qл Vл z n
V л - объем горной массы, транспортируемый лапой за
один ход качания, м3;
z - число нагребающих лап;
n - частота качания лап, с-1
Погрузочные нагребающие лапы
Объем породы, м3, транспортируемый лапой за
один ход качания
V л 0 ,5 B з d т hгр
B з - ширина передней кромки плиты стола грузчика, м;
d m - расстояние между траекториями движения лап,
hг р
которое ориентировочно равно диаметру ведущих
дисков, м;
- средняя высота слоя нагребаемой породы, которая
принимается равной (1,0...2,0) высоты нагребающей
лапы, м;
Погрузочные нагребающие лапы
Работа (Дж), совершаемая лапой за одно качание,
определяется суммированием работ на отрыв породы от штабеля,
перемещения её по плите стола грузчика и подъёма на высоту разгрузки
на передаточный конвейер
Aл W р k ш G hп f п
W - сопротивление отрыву породы от штабеля, Н;
р - путь, проходимый лапой при отделении породы от
штабеля, м;
k ш = 2 - коэффициент заштыбовки;
G - вес породы, перемещаемый лапой, Н;
h п - высота погрузки на передаточный конвейер, м;
f - коэффициент трения породы по плите грузчика;
- путь, проходимый породой по плите грузчика, м.
п
Погрузочные нагребающие лапы
Сопротивление отрыву породы от штабеля, Н
W в kв
- длина внедряющейся в штабель кромки
лапы,
м;
в
k-вудельное сопротивление внедрения лапы, Н/м.
Погрузочные нагребающие лапы
Вес породы, перемещаемый лапой, Н:
G Vл g
g
- насыпная плотность породы, т/м3;
- ускорение свободного падения, м/с2.
Погрузочные нагребающие лапы
Мощность привода лапы, кВт
Nл
Aл n
- КПД привода лапы
Slide 36
Доцент Кухарь В.Ю.
кафедра горных машин и
инжиниринга, ГВУЗ "НГУ"
Курс
Технология и оборудование
горного производства
Лекция 10
ОРГАНЫ ПОГРУЗКИ ГОРНЫХ КОМБАЙНОВ
Механизированная погрузка отбитой горной
массы производится при выемке пологих и
наклонных (до 35) пластов и проходке
горизонтальных и наклонных выработок.
При выемке крутых пластов и проходке
восстающих выработок транспортирование
отбитой горной массы от органа разрушения
производится самотеком под действием сил
гравитации.
Механическая погрузка отбитой горной массы
представляет собой две технологические
операции:
- зачерпывание разрушенной горной массы
- транспортирование ее к месту погрузки
(на лавовый или штрековый конвейер,
вагонетки или другие транспортные средства).
У современных очистных комбайнов
операции зачерпывания и транспортировки
совмещены и реализованы в конструкции
самого органа разрушения.
Такое совмещение функций в одном органе
упрощает конструкцию, уменьшает габариты
очистного комбайна и обеспечивает его работу
при минимальном обнажении кровли.
У проходческих комбайнов совмещение
операций зачерпывания и транспортировки
практически невозможно.
Зачерпывающая часть у этих комбайнов
осуществляет захват отбитой породы из
штабеля и производит погрузку ее на
передаточный конвейер (скребковый или
ленточный), который располагается вдоль
продольной оси комбайна, является второй
частью погрузочного органа и транспортирует
породу до перегружателя, штрекового
конвейера или вагонетки.
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- обеспечивать максимальную производительность
комбайна в конкретных условиях эксплуатации, то
есть должно обеспечиваться условие
Q гр Q к
Q гр Q к
Q гр (2...3)Q
когда поток поступающей на погрузку
отбитой породы постоянен
(буровые проходческие комбайны)
к
когда возможно внезапное
увеличение объема погружаемой
породы
(стреловые проходческие комбайны)
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- производить погрузку отбитой горной массы без
большого просыпания по всему фронту работы
органа разрушения с эффективной зачисткой почвы;
- не переизмельчать транспортируемую породу;
- обеспечивать дополнительное разрушение
нетранспортабельных кусков;
- иметь минимальную энергоемкость процесса
погрузки;
Требования, предъявляемые к органам погрузки
-не вызывать повышенного пылеобразования;
- обеспечивать возможность самозарубки очистного
комбайна в пласт;
- быть простым по устройству, легким и удобным в
монтаже и демонтаже;
- иметь минимальные габаритные размеры и массу
при высокой эксплуатационной надежности
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по характеру взаимодействия с погружаемой горной
массой
статические, не имеющие
специального привода
активные, имеющие
специальный привод и
конструктивные элементы
для дробления негабаритных
кусков породы и
перемещения разрушенной
горной массы
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с вертикально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с горизонтально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
шнековые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
барабанные
с вертикальной осью вращения
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
лемехо-отвальные
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
ковшовые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
загребающие
лапы
загребающие
звезды
Скребковые органы погрузки
Ранее широко использовались на
широкозахватных очистных комбайнах и первых
серийных отечественных стреловых
проходческих комбайнах
Широкозахватный очистной комбайн
«Донбасс»
Стреловой проходческий комбайн
ПК3М
Скребковые органы погрузки
В настоящее время скребковые органы погрузки
применяются на проходческих комбайнах
Машина поддирочно-погрузочная
МПР
Стреловой проходческий комбайн
КПЛ
Скребковые органы погрузки
Недостатки:
- значительное переизмельчение угля и
пылеобразование;
- низкий механический КПД и интенсивный износ
элементов направляющих ручьев бара и самой
цепи;
- значительные габаритные размеры и масса;
ограниченные возможности по погрузке
крупнокусковой крепкой породы
Шнековые органы погрузки
Совмещают в себе одновременно функцию
разрушения пласта и погрузки разрушенной
массы на забойный конвейер
Узкозахватный очистной комбайн
К-500
Проходческо-очистной комбайн
Урал-10А
Шнековые органы погрузки
Достоинства:
достаточно простая конструкция;
относительно высокий механический КПД;
повышенная прочность и долговечность
Шнековые органы погрузки
Производительность (м3/с) шнекового органа
разрушения по погрузке:
'
n 2
ш
2
D ш d ш S
Qш
N з и
4
cos ш
n - частота вращения шнека, с-1;
наружный диаметр шнека, м;
d ш - диаметр ступицы шнека, м;
'
S - шаг спирали шнека, м;
ш - толщина лопасти шнека, м;
ш - угол подъема лопасти шнека;
N з - число заходов шнека;
и - коэффициент использования сечения шнека на
выходе.
Dш -
Шнековые органы погрузки
Частота вращения шнекового органа разрушения по
условию отсутствия заштыбовки должна быть
больше критической его частоты вращения, с-1:
n кр
4 В з V пр Н р k 1 Н 0
2
Dш
2
dш
'
ш
S
N з
cos ш
и
В з - ширина захвата органа разрушения, м;
V пр
Нр
k1
- расчетная скорость подачи комбайна, м/с;
- расчетная мощность пласта, м;
- коэффициент, учитывающий часть угля,
подлежащего погрузке
Шнековые органы погрузки
Производительность шнека по погрузке
увеличивается в 1,5 - 2,0 раза с применением
зачистных щитков, которые удерживают отбитый
уголь в зоне шнека.
Шнековые органы погрузки
Сила сопротивления погрузке породы для
шнекового органа разрушения, Н
при работе без подпорного щитка Fпогр 100 h об
при работе с подпорным щитком Fпогр 350 hоб
подача за один оборот шнека
h об
100 V пр
n
Шнековые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку шнеком,
определяется из выражения, кВт
Pпогр
F погр D и n
60 1000
Лемехо-отвальные органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
повышенная прочность и долговечность;
не измельчают отбитый уголь;
не поднимают пыли
Недостатки:
значительные тяговые усилия для
перемещения вдоль забоя
Лемехо-отвальные органы погрузки
В настоящее время лемехо-отвальные
погрузочные органы применяются только в
стругах.
Это позволяет совмещать в одной конструкции
функции отделения угля от массива и его
погрузки на забойный конвейер
Лемехо-отвальные органы погрузки
Производительность (т/с) лемехо-отвального органа
по погрузке:
Q гр H р h V с
H р - расчетная мощность пласта, м;
h - толщина снимаемой стругом стружки, м;
V с - скорость перемещения струга вдоль лавы, м/с;
- плотность угля, т/м3.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Результирующая сила погрузки угля стругом, Н
Fп F1 F2 F3 F4 F5
F1 - сила внедрения погрузочной поверхности струга в
F2
F3
F4
F5
штабель угля, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга до уровня высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга выше высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля на конвейер, Н;
- сила сопротивления внутреннему трению в
штабеле угля перед стругом, Н.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку лемехом
струга, кВт
Pпогр
Vп
Fп V п
60 1000
- скорость перемещения струга, м/мин;
Ковшовые органы погрузки
Применяются на буровых проходческих комбайнах с
роторными или планетарными органами
разрушения
Проходческий комплекс Союз – 19
Комбайн проходческий ПК-8МА
Ковшовые органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
высокая надежность и долговечность,
повышенный механический КПД,
отсутствие своего отдельного привода
Недостатки:
существенное снижение производительности
при погрузке влажной горной массы (склонной к
налипанию);
частота вращения ковшей ограничена
возможностью их разгрузки в верхнем
положении
Ковшовые органы погрузки
Производительность (м3/с) ковшового органа по
погрузке:
Q гр V к i n
V к - емкость ковша, м3;
i - число ковшей;
n - частота вращения ковшей, мин-1;
=0,1-0,15 - коэффициент заполнения ковшей
Ковшовые органы погрузки
Критическая частота вращения ротора с учетом сил
трения породы о стенки ковша, мин-1
n кр
30
g 1 f
R
g - ускорение свободного падения, м/с2;
R - радиус луча, на котором крепится ковш, м;
f = 0,3-0,4 - коэффициент трения породы о стенки ковша
Ковшовые органы погрузки
Окружное усилие на ковше при зачерпывании
горной массы из штабеля, Н
P
k V к
k -удельное сопротивление породы зачерпыванию
(0,1...0,2 МПа);
- длина пути зачерпывания, м;
V к - ёмкость ковша, м3
Ковшовые органы погрузки
Мощность, расходуемая на зачерпывание горной
массы, кВт
Nз
P in
60000
Ковшовые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на подъем горной массы
породы на высоту разгрузки
(диаметр проходимой выработки), кВт
Np
Vк i n g D
60000
- насыпная плотность породы в ковше, т/м3;
g
- ускорение свободного падения, м/с2;
D - диаметр проходимой выработки, м
Ковшовые органы погрузки
Суммарная мощность привода ковшового грузчика,
кВт
N кг N з N п
V к i n k g D
60000
Погрузочные нагребающие лапы
Применяются на стреловых проходческих
комбайнах и буропогрузочных и погрузочных
машинах
Машина буропогрузочная БПР
Погрузочные нагребающие лапы
Достоинства:
обеспечивают хорошую погрузку крупнокусковой
скальной горной породы;
обеспечивают достаточно высокую
производительность;
имеют относительно простую конструкцию;
имеют удовлетворительную надежность
Погрузочные нагребающие лапы
Технологический цикл погрузки нагребающими
лапами состоит из следующих операций:
- внедрение лапы в штабель породы;
- зачерпывание породы;
- перемещение породы по наклонной плите грузчика
до передаточного конвейера;
- холостое движение лапы
Погрузочные нагребающие лапы
Производительность (м3/с) нагребающей лапы по
погрузке:
Qл Vл z n
V л - объем горной массы, транспортируемый лапой за
один ход качания, м3;
z - число нагребающих лап;
n - частота качания лап, с-1
Погрузочные нагребающие лапы
Объем породы, м3, транспортируемый лапой за
один ход качания
V л 0 ,5 B з d т hгр
B з - ширина передней кромки плиты стола грузчика, м;
d m - расстояние между траекториями движения лап,
hг р
которое ориентировочно равно диаметру ведущих
дисков, м;
- средняя высота слоя нагребаемой породы, которая
принимается равной (1,0...2,0) высоты нагребающей
лапы, м;
Погрузочные нагребающие лапы
Работа (Дж), совершаемая лапой за одно качание,
определяется суммированием работ на отрыв породы от штабеля,
перемещения её по плите стола грузчика и подъёма на высоту разгрузки
на передаточный конвейер
Aл W р k ш G hп f п
W - сопротивление отрыву породы от штабеля, Н;
р - путь, проходимый лапой при отделении породы от
штабеля, м;
k ш = 2 - коэффициент заштыбовки;
G - вес породы, перемещаемый лапой, Н;
h п - высота погрузки на передаточный конвейер, м;
f - коэффициент трения породы по плите грузчика;
- путь, проходимый породой по плите грузчика, м.
п
Погрузочные нагребающие лапы
Сопротивление отрыву породы от штабеля, Н
W в kв
- длина внедряющейся в штабель кромки
лапы,
м;
в
k-вудельное сопротивление внедрения лапы, Н/м.
Погрузочные нагребающие лапы
Вес породы, перемещаемый лапой, Н:
G Vл g
g
- насыпная плотность породы, т/м3;
- ускорение свободного падения, м/с2.
Погрузочные нагребающие лапы
Мощность привода лапы, кВт
Nл
Aл n
- КПД привода лапы
Slide 37
Доцент Кухарь В.Ю.
кафедра горных машин и
инжиниринга, ГВУЗ "НГУ"
Курс
Технология и оборудование
горного производства
Лекция 10
ОРГАНЫ ПОГРУЗКИ ГОРНЫХ КОМБАЙНОВ
Механизированная погрузка отбитой горной
массы производится при выемке пологих и
наклонных (до 35) пластов и проходке
горизонтальных и наклонных выработок.
При выемке крутых пластов и проходке
восстающих выработок транспортирование
отбитой горной массы от органа разрушения
производится самотеком под действием сил
гравитации.
Механическая погрузка отбитой горной массы
представляет собой две технологические
операции:
- зачерпывание разрушенной горной массы
- транспортирование ее к месту погрузки
(на лавовый или штрековый конвейер,
вагонетки или другие транспортные средства).
У современных очистных комбайнов
операции зачерпывания и транспортировки
совмещены и реализованы в конструкции
самого органа разрушения.
Такое совмещение функций в одном органе
упрощает конструкцию, уменьшает габариты
очистного комбайна и обеспечивает его работу
при минимальном обнажении кровли.
У проходческих комбайнов совмещение
операций зачерпывания и транспортировки
практически невозможно.
Зачерпывающая часть у этих комбайнов
осуществляет захват отбитой породы из
штабеля и производит погрузку ее на
передаточный конвейер (скребковый или
ленточный), который располагается вдоль
продольной оси комбайна, является второй
частью погрузочного органа и транспортирует
породу до перегружателя, штрекового
конвейера или вагонетки.
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- обеспечивать максимальную производительность
комбайна в конкретных условиях эксплуатации, то
есть должно обеспечиваться условие
Q гр Q к
Q гр Q к
Q гр (2...3)Q
когда поток поступающей на погрузку
отбитой породы постоянен
(буровые проходческие комбайны)
к
когда возможно внезапное
увеличение объема погружаемой
породы
(стреловые проходческие комбайны)
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- производить погрузку отбитой горной массы без
большого просыпания по всему фронту работы
органа разрушения с эффективной зачисткой почвы;
- не переизмельчать транспортируемую породу;
- обеспечивать дополнительное разрушение
нетранспортабельных кусков;
- иметь минимальную энергоемкость процесса
погрузки;
Требования, предъявляемые к органам погрузки
-не вызывать повышенного пылеобразования;
- обеспечивать возможность самозарубки очистного
комбайна в пласт;
- быть простым по устройству, легким и удобным в
монтаже и демонтаже;
- иметь минимальные габаритные размеры и массу
при высокой эксплуатационной надежности
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по характеру взаимодействия с погружаемой горной
массой
статические, не имеющие
специального привода
активные, имеющие
специальный привод и
конструктивные элементы
для дробления негабаритных
кусков породы и
перемещения разрушенной
горной массы
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с вертикально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с горизонтально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
шнековые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
барабанные
с вертикальной осью вращения
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
лемехо-отвальные
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
ковшовые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
загребающие
лапы
загребающие
звезды
Скребковые органы погрузки
Ранее широко использовались на
широкозахватных очистных комбайнах и первых
серийных отечественных стреловых
проходческих комбайнах
Широкозахватный очистной комбайн
«Донбасс»
Стреловой проходческий комбайн
ПК3М
Скребковые органы погрузки
В настоящее время скребковые органы погрузки
применяются на проходческих комбайнах
Машина поддирочно-погрузочная
МПР
Стреловой проходческий комбайн
КПЛ
Скребковые органы погрузки
Недостатки:
- значительное переизмельчение угля и
пылеобразование;
- низкий механический КПД и интенсивный износ
элементов направляющих ручьев бара и самой
цепи;
- значительные габаритные размеры и масса;
ограниченные возможности по погрузке
крупнокусковой крепкой породы
Шнековые органы погрузки
Совмещают в себе одновременно функцию
разрушения пласта и погрузки разрушенной
массы на забойный конвейер
Узкозахватный очистной комбайн
К-500
Проходческо-очистной комбайн
Урал-10А
Шнековые органы погрузки
Достоинства:
достаточно простая конструкция;
относительно высокий механический КПД;
повышенная прочность и долговечность
Шнековые органы погрузки
Производительность (м3/с) шнекового органа
разрушения по погрузке:
'
n 2
ш
2
D ш d ш S
Qш
N з и
4
cos ш
n - частота вращения шнека, с-1;
наружный диаметр шнека, м;
d ш - диаметр ступицы шнека, м;
'
S - шаг спирали шнека, м;
ш - толщина лопасти шнека, м;
ш - угол подъема лопасти шнека;
N з - число заходов шнека;
и - коэффициент использования сечения шнека на
выходе.
Dш -
Шнековые органы погрузки
Частота вращения шнекового органа разрушения по
условию отсутствия заштыбовки должна быть
больше критической его частоты вращения, с-1:
n кр
4 В з V пр Н р k 1 Н 0
2
Dш
2
dш
'
ш
S
N з
cos ш
и
В з - ширина захвата органа разрушения, м;
V пр
Нр
k1
- расчетная скорость подачи комбайна, м/с;
- расчетная мощность пласта, м;
- коэффициент, учитывающий часть угля,
подлежащего погрузке
Шнековые органы погрузки
Производительность шнека по погрузке
увеличивается в 1,5 - 2,0 раза с применением
зачистных щитков, которые удерживают отбитый
уголь в зоне шнека.
Шнековые органы погрузки
Сила сопротивления погрузке породы для
шнекового органа разрушения, Н
при работе без подпорного щитка Fпогр 100 h об
при работе с подпорным щитком Fпогр 350 hоб
подача за один оборот шнека
h об
100 V пр
n
Шнековые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку шнеком,
определяется из выражения, кВт
Pпогр
F погр D и n
60 1000
Лемехо-отвальные органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
повышенная прочность и долговечность;
не измельчают отбитый уголь;
не поднимают пыли
Недостатки:
значительные тяговые усилия для
перемещения вдоль забоя
Лемехо-отвальные органы погрузки
В настоящее время лемехо-отвальные
погрузочные органы применяются только в
стругах.
Это позволяет совмещать в одной конструкции
функции отделения угля от массива и его
погрузки на забойный конвейер
Лемехо-отвальные органы погрузки
Производительность (т/с) лемехо-отвального органа
по погрузке:
Q гр H р h V с
H р - расчетная мощность пласта, м;
h - толщина снимаемой стругом стружки, м;
V с - скорость перемещения струга вдоль лавы, м/с;
- плотность угля, т/м3.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Результирующая сила погрузки угля стругом, Н
Fп F1 F2 F3 F4 F5
F1 - сила внедрения погрузочной поверхности струга в
F2
F3
F4
F5
штабель угля, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга до уровня высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга выше высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля на конвейер, Н;
- сила сопротивления внутреннему трению в
штабеле угля перед стругом, Н.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку лемехом
струга, кВт
Pпогр
Vп
Fп V п
60 1000
- скорость перемещения струга, м/мин;
Ковшовые органы погрузки
Применяются на буровых проходческих комбайнах с
роторными или планетарными органами
разрушения
Проходческий комплекс Союз – 19
Комбайн проходческий ПК-8МА
Ковшовые органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
высокая надежность и долговечность,
повышенный механический КПД,
отсутствие своего отдельного привода
Недостатки:
существенное снижение производительности
при погрузке влажной горной массы (склонной к
налипанию);
частота вращения ковшей ограничена
возможностью их разгрузки в верхнем
положении
Ковшовые органы погрузки
Производительность (м3/с) ковшового органа по
погрузке:
Q гр V к i n
V к - емкость ковша, м3;
i - число ковшей;
n - частота вращения ковшей, мин-1;
=0,1-0,15 - коэффициент заполнения ковшей
Ковшовые органы погрузки
Критическая частота вращения ротора с учетом сил
трения породы о стенки ковша, мин-1
n кр
30
g 1 f
R
g - ускорение свободного падения, м/с2;
R - радиус луча, на котором крепится ковш, м;
f = 0,3-0,4 - коэффициент трения породы о стенки ковша
Ковшовые органы погрузки
Окружное усилие на ковше при зачерпывании
горной массы из штабеля, Н
P
k V к
k -удельное сопротивление породы зачерпыванию
(0,1...0,2 МПа);
- длина пути зачерпывания, м;
V к - ёмкость ковша, м3
Ковшовые органы погрузки
Мощность, расходуемая на зачерпывание горной
массы, кВт
Nз
P in
60000
Ковшовые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на подъем горной массы
породы на высоту разгрузки
(диаметр проходимой выработки), кВт
Np
Vк i n g D
60000
- насыпная плотность породы в ковше, т/м3;
g
- ускорение свободного падения, м/с2;
D - диаметр проходимой выработки, м
Ковшовые органы погрузки
Суммарная мощность привода ковшового грузчика,
кВт
N кг N з N п
V к i n k g D
60000
Погрузочные нагребающие лапы
Применяются на стреловых проходческих
комбайнах и буропогрузочных и погрузочных
машинах
Машина буропогрузочная БПР
Погрузочные нагребающие лапы
Достоинства:
обеспечивают хорошую погрузку крупнокусковой
скальной горной породы;
обеспечивают достаточно высокую
производительность;
имеют относительно простую конструкцию;
имеют удовлетворительную надежность
Погрузочные нагребающие лапы
Технологический цикл погрузки нагребающими
лапами состоит из следующих операций:
- внедрение лапы в штабель породы;
- зачерпывание породы;
- перемещение породы по наклонной плите грузчика
до передаточного конвейера;
- холостое движение лапы
Погрузочные нагребающие лапы
Производительность (м3/с) нагребающей лапы по
погрузке:
Qл Vл z n
V л - объем горной массы, транспортируемый лапой за
один ход качания, м3;
z - число нагребающих лап;
n - частота качания лап, с-1
Погрузочные нагребающие лапы
Объем породы, м3, транспортируемый лапой за
один ход качания
V л 0 ,5 B з d т hгр
B з - ширина передней кромки плиты стола грузчика, м;
d m - расстояние между траекториями движения лап,
hг р
которое ориентировочно равно диаметру ведущих
дисков, м;
- средняя высота слоя нагребаемой породы, которая
принимается равной (1,0...2,0) высоты нагребающей
лапы, м;
Погрузочные нагребающие лапы
Работа (Дж), совершаемая лапой за одно качание,
определяется суммированием работ на отрыв породы от штабеля,
перемещения её по плите стола грузчика и подъёма на высоту разгрузки
на передаточный конвейер
Aл W р k ш G hп f п
W - сопротивление отрыву породы от штабеля, Н;
р - путь, проходимый лапой при отделении породы от
штабеля, м;
k ш = 2 - коэффициент заштыбовки;
G - вес породы, перемещаемый лапой, Н;
h п - высота погрузки на передаточный конвейер, м;
f - коэффициент трения породы по плите грузчика;
- путь, проходимый породой по плите грузчика, м.
п
Погрузочные нагребающие лапы
Сопротивление отрыву породы от штабеля, Н
W в kв
- длина внедряющейся в штабель кромки
лапы,
м;
в
k-вудельное сопротивление внедрения лапы, Н/м.
Погрузочные нагребающие лапы
Вес породы, перемещаемый лапой, Н:
G Vл g
g
- насыпная плотность породы, т/м3;
- ускорение свободного падения, м/с2.
Погрузочные нагребающие лапы
Мощность привода лапы, кВт
Nл
Aл n
- КПД привода лапы
Slide 38
Доцент Кухарь В.Ю.
кафедра горных машин и
инжиниринга, ГВУЗ "НГУ"
Курс
Технология и оборудование
горного производства
Лекция 10
ОРГАНЫ ПОГРУЗКИ ГОРНЫХ КОМБАЙНОВ
Механизированная погрузка отбитой горной
массы производится при выемке пологих и
наклонных (до 35) пластов и проходке
горизонтальных и наклонных выработок.
При выемке крутых пластов и проходке
восстающих выработок транспортирование
отбитой горной массы от органа разрушения
производится самотеком под действием сил
гравитации.
Механическая погрузка отбитой горной массы
представляет собой две технологические
операции:
- зачерпывание разрушенной горной массы
- транспортирование ее к месту погрузки
(на лавовый или штрековый конвейер,
вагонетки или другие транспортные средства).
У современных очистных комбайнов
операции зачерпывания и транспортировки
совмещены и реализованы в конструкции
самого органа разрушения.
Такое совмещение функций в одном органе
упрощает конструкцию, уменьшает габариты
очистного комбайна и обеспечивает его работу
при минимальном обнажении кровли.
У проходческих комбайнов совмещение
операций зачерпывания и транспортировки
практически невозможно.
Зачерпывающая часть у этих комбайнов
осуществляет захват отбитой породы из
штабеля и производит погрузку ее на
передаточный конвейер (скребковый или
ленточный), который располагается вдоль
продольной оси комбайна, является второй
частью погрузочного органа и транспортирует
породу до перегружателя, штрекового
конвейера или вагонетки.
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- обеспечивать максимальную производительность
комбайна в конкретных условиях эксплуатации, то
есть должно обеспечиваться условие
Q гр Q к
Q гр Q к
Q гр (2...3)Q
когда поток поступающей на погрузку
отбитой породы постоянен
(буровые проходческие комбайны)
к
когда возможно внезапное
увеличение объема погружаемой
породы
(стреловые проходческие комбайны)
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- производить погрузку отбитой горной массы без
большого просыпания по всему фронту работы
органа разрушения с эффективной зачисткой почвы;
- не переизмельчать транспортируемую породу;
- обеспечивать дополнительное разрушение
нетранспортабельных кусков;
- иметь минимальную энергоемкость процесса
погрузки;
Требования, предъявляемые к органам погрузки
-не вызывать повышенного пылеобразования;
- обеспечивать возможность самозарубки очистного
комбайна в пласт;
- быть простым по устройству, легким и удобным в
монтаже и демонтаже;
- иметь минимальные габаритные размеры и массу
при высокой эксплуатационной надежности
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по характеру взаимодействия с погружаемой горной
массой
статические, не имеющие
специального привода
активные, имеющие
специальный привод и
конструктивные элементы
для дробления негабаритных
кусков породы и
перемещения разрушенной
горной массы
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с вертикально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с горизонтально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
шнековые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
барабанные
с вертикальной осью вращения
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
лемехо-отвальные
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
ковшовые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
загребающие
лапы
загребающие
звезды
Скребковые органы погрузки
Ранее широко использовались на
широкозахватных очистных комбайнах и первых
серийных отечественных стреловых
проходческих комбайнах
Широкозахватный очистной комбайн
«Донбасс»
Стреловой проходческий комбайн
ПК3М
Скребковые органы погрузки
В настоящее время скребковые органы погрузки
применяются на проходческих комбайнах
Машина поддирочно-погрузочная
МПР
Стреловой проходческий комбайн
КПЛ
Скребковые органы погрузки
Недостатки:
- значительное переизмельчение угля и
пылеобразование;
- низкий механический КПД и интенсивный износ
элементов направляющих ручьев бара и самой
цепи;
- значительные габаритные размеры и масса;
ограниченные возможности по погрузке
крупнокусковой крепкой породы
Шнековые органы погрузки
Совмещают в себе одновременно функцию
разрушения пласта и погрузки разрушенной
массы на забойный конвейер
Узкозахватный очистной комбайн
К-500
Проходческо-очистной комбайн
Урал-10А
Шнековые органы погрузки
Достоинства:
достаточно простая конструкция;
относительно высокий механический КПД;
повышенная прочность и долговечность
Шнековые органы погрузки
Производительность (м3/с) шнекового органа
разрушения по погрузке:
'
n 2
ш
2
D ш d ш S
Qш
N з и
4
cos ш
n - частота вращения шнека, с-1;
наружный диаметр шнека, м;
d ш - диаметр ступицы шнека, м;
'
S - шаг спирали шнека, м;
ш - толщина лопасти шнека, м;
ш - угол подъема лопасти шнека;
N з - число заходов шнека;
и - коэффициент использования сечения шнека на
выходе.
Dш -
Шнековые органы погрузки
Частота вращения шнекового органа разрушения по
условию отсутствия заштыбовки должна быть
больше критической его частоты вращения, с-1:
n кр
4 В з V пр Н р k 1 Н 0
2
Dш
2
dш
'
ш
S
N з
cos ш
и
В з - ширина захвата органа разрушения, м;
V пр
Нр
k1
- расчетная скорость подачи комбайна, м/с;
- расчетная мощность пласта, м;
- коэффициент, учитывающий часть угля,
подлежащего погрузке
Шнековые органы погрузки
Производительность шнека по погрузке
увеличивается в 1,5 - 2,0 раза с применением
зачистных щитков, которые удерживают отбитый
уголь в зоне шнека.
Шнековые органы погрузки
Сила сопротивления погрузке породы для
шнекового органа разрушения, Н
при работе без подпорного щитка Fпогр 100 h об
при работе с подпорным щитком Fпогр 350 hоб
подача за один оборот шнека
h об
100 V пр
n
Шнековые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку шнеком,
определяется из выражения, кВт
Pпогр
F погр D и n
60 1000
Лемехо-отвальные органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
повышенная прочность и долговечность;
не измельчают отбитый уголь;
не поднимают пыли
Недостатки:
значительные тяговые усилия для
перемещения вдоль забоя
Лемехо-отвальные органы погрузки
В настоящее время лемехо-отвальные
погрузочные органы применяются только в
стругах.
Это позволяет совмещать в одной конструкции
функции отделения угля от массива и его
погрузки на забойный конвейер
Лемехо-отвальные органы погрузки
Производительность (т/с) лемехо-отвального органа
по погрузке:
Q гр H р h V с
H р - расчетная мощность пласта, м;
h - толщина снимаемой стругом стружки, м;
V с - скорость перемещения струга вдоль лавы, м/с;
- плотность угля, т/м3.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Результирующая сила погрузки угля стругом, Н
Fп F1 F2 F3 F4 F5
F1 - сила внедрения погрузочной поверхности струга в
F2
F3
F4
F5
штабель угля, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга до уровня высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга выше высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля на конвейер, Н;
- сила сопротивления внутреннему трению в
штабеле угля перед стругом, Н.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку лемехом
струга, кВт
Pпогр
Vп
Fп V п
60 1000
- скорость перемещения струга, м/мин;
Ковшовые органы погрузки
Применяются на буровых проходческих комбайнах с
роторными или планетарными органами
разрушения
Проходческий комплекс Союз – 19
Комбайн проходческий ПК-8МА
Ковшовые органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
высокая надежность и долговечность,
повышенный механический КПД,
отсутствие своего отдельного привода
Недостатки:
существенное снижение производительности
при погрузке влажной горной массы (склонной к
налипанию);
частота вращения ковшей ограничена
возможностью их разгрузки в верхнем
положении
Ковшовые органы погрузки
Производительность (м3/с) ковшового органа по
погрузке:
Q гр V к i n
V к - емкость ковша, м3;
i - число ковшей;
n - частота вращения ковшей, мин-1;
=0,1-0,15 - коэффициент заполнения ковшей
Ковшовые органы погрузки
Критическая частота вращения ротора с учетом сил
трения породы о стенки ковша, мин-1
n кр
30
g 1 f
R
g - ускорение свободного падения, м/с2;
R - радиус луча, на котором крепится ковш, м;
f = 0,3-0,4 - коэффициент трения породы о стенки ковша
Ковшовые органы погрузки
Окружное усилие на ковше при зачерпывании
горной массы из штабеля, Н
P
k V к
k -удельное сопротивление породы зачерпыванию
(0,1...0,2 МПа);
- длина пути зачерпывания, м;
V к - ёмкость ковша, м3
Ковшовые органы погрузки
Мощность, расходуемая на зачерпывание горной
массы, кВт
Nз
P in
60000
Ковшовые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на подъем горной массы
породы на высоту разгрузки
(диаметр проходимой выработки), кВт
Np
Vк i n g D
60000
- насыпная плотность породы в ковше, т/м3;
g
- ускорение свободного падения, м/с2;
D - диаметр проходимой выработки, м
Ковшовые органы погрузки
Суммарная мощность привода ковшового грузчика,
кВт
N кг N з N п
V к i n k g D
60000
Погрузочные нагребающие лапы
Применяются на стреловых проходческих
комбайнах и буропогрузочных и погрузочных
машинах
Машина буропогрузочная БПР
Погрузочные нагребающие лапы
Достоинства:
обеспечивают хорошую погрузку крупнокусковой
скальной горной породы;
обеспечивают достаточно высокую
производительность;
имеют относительно простую конструкцию;
имеют удовлетворительную надежность
Погрузочные нагребающие лапы
Технологический цикл погрузки нагребающими
лапами состоит из следующих операций:
- внедрение лапы в штабель породы;
- зачерпывание породы;
- перемещение породы по наклонной плите грузчика
до передаточного конвейера;
- холостое движение лапы
Погрузочные нагребающие лапы
Производительность (м3/с) нагребающей лапы по
погрузке:
Qл Vл z n
V л - объем горной массы, транспортируемый лапой за
один ход качания, м3;
z - число нагребающих лап;
n - частота качания лап, с-1
Погрузочные нагребающие лапы
Объем породы, м3, транспортируемый лапой за
один ход качания
V л 0 ,5 B з d т hгр
B з - ширина передней кромки плиты стола грузчика, м;
d m - расстояние между траекториями движения лап,
hг р
которое ориентировочно равно диаметру ведущих
дисков, м;
- средняя высота слоя нагребаемой породы, которая
принимается равной (1,0...2,0) высоты нагребающей
лапы, м;
Погрузочные нагребающие лапы
Работа (Дж), совершаемая лапой за одно качание,
определяется суммированием работ на отрыв породы от штабеля,
перемещения её по плите стола грузчика и подъёма на высоту разгрузки
на передаточный конвейер
Aл W р k ш G hп f п
W - сопротивление отрыву породы от штабеля, Н;
р - путь, проходимый лапой при отделении породы от
штабеля, м;
k ш = 2 - коэффициент заштыбовки;
G - вес породы, перемещаемый лапой, Н;
h п - высота погрузки на передаточный конвейер, м;
f - коэффициент трения породы по плите грузчика;
- путь, проходимый породой по плите грузчика, м.
п
Погрузочные нагребающие лапы
Сопротивление отрыву породы от штабеля, Н
W в kв
- длина внедряющейся в штабель кромки
лапы,
м;
в
k-вудельное сопротивление внедрения лапы, Н/м.
Погрузочные нагребающие лапы
Вес породы, перемещаемый лапой, Н:
G Vл g
g
- насыпная плотность породы, т/м3;
- ускорение свободного падения, м/с2.
Погрузочные нагребающие лапы
Мощность привода лапы, кВт
Nл
Aл n
- КПД привода лапы
Slide 39
Доцент Кухарь В.Ю.
кафедра горных машин и
инжиниринга, ГВУЗ "НГУ"
Курс
Технология и оборудование
горного производства
Лекция 10
ОРГАНЫ ПОГРУЗКИ ГОРНЫХ КОМБАЙНОВ
Механизированная погрузка отбитой горной
массы производится при выемке пологих и
наклонных (до 35) пластов и проходке
горизонтальных и наклонных выработок.
При выемке крутых пластов и проходке
восстающих выработок транспортирование
отбитой горной массы от органа разрушения
производится самотеком под действием сил
гравитации.
Механическая погрузка отбитой горной массы
представляет собой две технологические
операции:
- зачерпывание разрушенной горной массы
- транспортирование ее к месту погрузки
(на лавовый или штрековый конвейер,
вагонетки или другие транспортные средства).
У современных очистных комбайнов
операции зачерпывания и транспортировки
совмещены и реализованы в конструкции
самого органа разрушения.
Такое совмещение функций в одном органе
упрощает конструкцию, уменьшает габариты
очистного комбайна и обеспечивает его работу
при минимальном обнажении кровли.
У проходческих комбайнов совмещение
операций зачерпывания и транспортировки
практически невозможно.
Зачерпывающая часть у этих комбайнов
осуществляет захват отбитой породы из
штабеля и производит погрузку ее на
передаточный конвейер (скребковый или
ленточный), который располагается вдоль
продольной оси комбайна, является второй
частью погрузочного органа и транспортирует
породу до перегружателя, штрекового
конвейера или вагонетки.
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- обеспечивать максимальную производительность
комбайна в конкретных условиях эксплуатации, то
есть должно обеспечиваться условие
Q гр Q к
Q гр Q к
Q гр (2...3)Q
когда поток поступающей на погрузку
отбитой породы постоянен
(буровые проходческие комбайны)
к
когда возможно внезапное
увеличение объема погружаемой
породы
(стреловые проходческие комбайны)
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- производить погрузку отбитой горной массы без
большого просыпания по всему фронту работы
органа разрушения с эффективной зачисткой почвы;
- не переизмельчать транспортируемую породу;
- обеспечивать дополнительное разрушение
нетранспортабельных кусков;
- иметь минимальную энергоемкость процесса
погрузки;
Требования, предъявляемые к органам погрузки
-не вызывать повышенного пылеобразования;
- обеспечивать возможность самозарубки очистного
комбайна в пласт;
- быть простым по устройству, легким и удобным в
монтаже и демонтаже;
- иметь минимальные габаритные размеры и массу
при высокой эксплуатационной надежности
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по характеру взаимодействия с погружаемой горной
массой
статические, не имеющие
специального привода
активные, имеющие
специальный привод и
конструктивные элементы
для дробления негабаритных
кусков породы и
перемещения разрушенной
горной массы
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с вертикально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с горизонтально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
шнековые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
барабанные
с вертикальной осью вращения
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
лемехо-отвальные
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
ковшовые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
загребающие
лапы
загребающие
звезды
Скребковые органы погрузки
Ранее широко использовались на
широкозахватных очистных комбайнах и первых
серийных отечественных стреловых
проходческих комбайнах
Широкозахватный очистной комбайн
«Донбасс»
Стреловой проходческий комбайн
ПК3М
Скребковые органы погрузки
В настоящее время скребковые органы погрузки
применяются на проходческих комбайнах
Машина поддирочно-погрузочная
МПР
Стреловой проходческий комбайн
КПЛ
Скребковые органы погрузки
Недостатки:
- значительное переизмельчение угля и
пылеобразование;
- низкий механический КПД и интенсивный износ
элементов направляющих ручьев бара и самой
цепи;
- значительные габаритные размеры и масса;
ограниченные возможности по погрузке
крупнокусковой крепкой породы
Шнековые органы погрузки
Совмещают в себе одновременно функцию
разрушения пласта и погрузки разрушенной
массы на забойный конвейер
Узкозахватный очистной комбайн
К-500
Проходческо-очистной комбайн
Урал-10А
Шнековые органы погрузки
Достоинства:
достаточно простая конструкция;
относительно высокий механический КПД;
повышенная прочность и долговечность
Шнековые органы погрузки
Производительность (м3/с) шнекового органа
разрушения по погрузке:
'
n 2
ш
2
D ш d ш S
Qш
N з и
4
cos ш
n - частота вращения шнека, с-1;
наружный диаметр шнека, м;
d ш - диаметр ступицы шнека, м;
'
S - шаг спирали шнека, м;
ш - толщина лопасти шнека, м;
ш - угол подъема лопасти шнека;
N з - число заходов шнека;
и - коэффициент использования сечения шнека на
выходе.
Dш -
Шнековые органы погрузки
Частота вращения шнекового органа разрушения по
условию отсутствия заштыбовки должна быть
больше критической его частоты вращения, с-1:
n кр
4 В з V пр Н р k 1 Н 0
2
Dш
2
dш
'
ш
S
N з
cos ш
и
В з - ширина захвата органа разрушения, м;
V пр
Нр
k1
- расчетная скорость подачи комбайна, м/с;
- расчетная мощность пласта, м;
- коэффициент, учитывающий часть угля,
подлежащего погрузке
Шнековые органы погрузки
Производительность шнека по погрузке
увеличивается в 1,5 - 2,0 раза с применением
зачистных щитков, которые удерживают отбитый
уголь в зоне шнека.
Шнековые органы погрузки
Сила сопротивления погрузке породы для
шнекового органа разрушения, Н
при работе без подпорного щитка Fпогр 100 h об
при работе с подпорным щитком Fпогр 350 hоб
подача за один оборот шнека
h об
100 V пр
n
Шнековые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку шнеком,
определяется из выражения, кВт
Pпогр
F погр D и n
60 1000
Лемехо-отвальные органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
повышенная прочность и долговечность;
не измельчают отбитый уголь;
не поднимают пыли
Недостатки:
значительные тяговые усилия для
перемещения вдоль забоя
Лемехо-отвальные органы погрузки
В настоящее время лемехо-отвальные
погрузочные органы применяются только в
стругах.
Это позволяет совмещать в одной конструкции
функции отделения угля от массива и его
погрузки на забойный конвейер
Лемехо-отвальные органы погрузки
Производительность (т/с) лемехо-отвального органа
по погрузке:
Q гр H р h V с
H р - расчетная мощность пласта, м;
h - толщина снимаемой стругом стружки, м;
V с - скорость перемещения струга вдоль лавы, м/с;
- плотность угля, т/м3.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Результирующая сила погрузки угля стругом, Н
Fп F1 F2 F3 F4 F5
F1 - сила внедрения погрузочной поверхности струга в
F2
F3
F4
F5
штабель угля, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга до уровня высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга выше высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля на конвейер, Н;
- сила сопротивления внутреннему трению в
штабеле угля перед стругом, Н.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку лемехом
струга, кВт
Pпогр
Vп
Fп V п
60 1000
- скорость перемещения струга, м/мин;
Ковшовые органы погрузки
Применяются на буровых проходческих комбайнах с
роторными или планетарными органами
разрушения
Проходческий комплекс Союз – 19
Комбайн проходческий ПК-8МА
Ковшовые органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
высокая надежность и долговечность,
повышенный механический КПД,
отсутствие своего отдельного привода
Недостатки:
существенное снижение производительности
при погрузке влажной горной массы (склонной к
налипанию);
частота вращения ковшей ограничена
возможностью их разгрузки в верхнем
положении
Ковшовые органы погрузки
Производительность (м3/с) ковшового органа по
погрузке:
Q гр V к i n
V к - емкость ковша, м3;
i - число ковшей;
n - частота вращения ковшей, мин-1;
=0,1-0,15 - коэффициент заполнения ковшей
Ковшовые органы погрузки
Критическая частота вращения ротора с учетом сил
трения породы о стенки ковша, мин-1
n кр
30
g 1 f
R
g - ускорение свободного падения, м/с2;
R - радиус луча, на котором крепится ковш, м;
f = 0,3-0,4 - коэффициент трения породы о стенки ковша
Ковшовые органы погрузки
Окружное усилие на ковше при зачерпывании
горной массы из штабеля, Н
P
k V к
k -удельное сопротивление породы зачерпыванию
(0,1...0,2 МПа);
- длина пути зачерпывания, м;
V к - ёмкость ковша, м3
Ковшовые органы погрузки
Мощность, расходуемая на зачерпывание горной
массы, кВт
Nз
P in
60000
Ковшовые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на подъем горной массы
породы на высоту разгрузки
(диаметр проходимой выработки), кВт
Np
Vк i n g D
60000
- насыпная плотность породы в ковше, т/м3;
g
- ускорение свободного падения, м/с2;
D - диаметр проходимой выработки, м
Ковшовые органы погрузки
Суммарная мощность привода ковшового грузчика,
кВт
N кг N з N п
V к i n k g D
60000
Погрузочные нагребающие лапы
Применяются на стреловых проходческих
комбайнах и буропогрузочных и погрузочных
машинах
Машина буропогрузочная БПР
Погрузочные нагребающие лапы
Достоинства:
обеспечивают хорошую погрузку крупнокусковой
скальной горной породы;
обеспечивают достаточно высокую
производительность;
имеют относительно простую конструкцию;
имеют удовлетворительную надежность
Погрузочные нагребающие лапы
Технологический цикл погрузки нагребающими
лапами состоит из следующих операций:
- внедрение лапы в штабель породы;
- зачерпывание породы;
- перемещение породы по наклонной плите грузчика
до передаточного конвейера;
- холостое движение лапы
Погрузочные нагребающие лапы
Производительность (м3/с) нагребающей лапы по
погрузке:
Qл Vл z n
V л - объем горной массы, транспортируемый лапой за
один ход качания, м3;
z - число нагребающих лап;
n - частота качания лап, с-1
Погрузочные нагребающие лапы
Объем породы, м3, транспортируемый лапой за
один ход качания
V л 0 ,5 B з d т hгр
B з - ширина передней кромки плиты стола грузчика, м;
d m - расстояние между траекториями движения лап,
hг р
которое ориентировочно равно диаметру ведущих
дисков, м;
- средняя высота слоя нагребаемой породы, которая
принимается равной (1,0...2,0) высоты нагребающей
лапы, м;
Погрузочные нагребающие лапы
Работа (Дж), совершаемая лапой за одно качание,
определяется суммированием работ на отрыв породы от штабеля,
перемещения её по плите стола грузчика и подъёма на высоту разгрузки
на передаточный конвейер
Aл W р k ш G hп f п
W - сопротивление отрыву породы от штабеля, Н;
р - путь, проходимый лапой при отделении породы от
штабеля, м;
k ш = 2 - коэффициент заштыбовки;
G - вес породы, перемещаемый лапой, Н;
h п - высота погрузки на передаточный конвейер, м;
f - коэффициент трения породы по плите грузчика;
- путь, проходимый породой по плите грузчика, м.
п
Погрузочные нагребающие лапы
Сопротивление отрыву породы от штабеля, Н
W в kв
- длина внедряющейся в штабель кромки
лапы,
м;
в
k-вудельное сопротивление внедрения лапы, Н/м.
Погрузочные нагребающие лапы
Вес породы, перемещаемый лапой, Н:
G Vл g
g
- насыпная плотность породы, т/м3;
- ускорение свободного падения, м/с2.
Погрузочные нагребающие лапы
Мощность привода лапы, кВт
Nл
Aл n
- КПД привода лапы
Slide 40
Доцент Кухарь В.Ю.
кафедра горных машин и
инжиниринга, ГВУЗ "НГУ"
Курс
Технология и оборудование
горного производства
Лекция 10
ОРГАНЫ ПОГРУЗКИ ГОРНЫХ КОМБАЙНОВ
Механизированная погрузка отбитой горной
массы производится при выемке пологих и
наклонных (до 35) пластов и проходке
горизонтальных и наклонных выработок.
При выемке крутых пластов и проходке
восстающих выработок транспортирование
отбитой горной массы от органа разрушения
производится самотеком под действием сил
гравитации.
Механическая погрузка отбитой горной массы
представляет собой две технологические
операции:
- зачерпывание разрушенной горной массы
- транспортирование ее к месту погрузки
(на лавовый или штрековый конвейер,
вагонетки или другие транспортные средства).
У современных очистных комбайнов
операции зачерпывания и транспортировки
совмещены и реализованы в конструкции
самого органа разрушения.
Такое совмещение функций в одном органе
упрощает конструкцию, уменьшает габариты
очистного комбайна и обеспечивает его работу
при минимальном обнажении кровли.
У проходческих комбайнов совмещение
операций зачерпывания и транспортировки
практически невозможно.
Зачерпывающая часть у этих комбайнов
осуществляет захват отбитой породы из
штабеля и производит погрузку ее на
передаточный конвейер (скребковый или
ленточный), который располагается вдоль
продольной оси комбайна, является второй
частью погрузочного органа и транспортирует
породу до перегружателя, штрекового
конвейера или вагонетки.
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- обеспечивать максимальную производительность
комбайна в конкретных условиях эксплуатации, то
есть должно обеспечиваться условие
Q гр Q к
Q гр Q к
Q гр (2...3)Q
когда поток поступающей на погрузку
отбитой породы постоянен
(буровые проходческие комбайны)
к
когда возможно внезапное
увеличение объема погружаемой
породы
(стреловые проходческие комбайны)
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- производить погрузку отбитой горной массы без
большого просыпания по всему фронту работы
органа разрушения с эффективной зачисткой почвы;
- не переизмельчать транспортируемую породу;
- обеспечивать дополнительное разрушение
нетранспортабельных кусков;
- иметь минимальную энергоемкость процесса
погрузки;
Требования, предъявляемые к органам погрузки
-не вызывать повышенного пылеобразования;
- обеспечивать возможность самозарубки очистного
комбайна в пласт;
- быть простым по устройству, легким и удобным в
монтаже и демонтаже;
- иметь минимальные габаритные размеры и массу
при высокой эксплуатационной надежности
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по характеру взаимодействия с погружаемой горной
массой
статические, не имеющие
специального привода
активные, имеющие
специальный привод и
конструктивные элементы
для дробления негабаритных
кусков породы и
перемещения разрушенной
горной массы
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с вертикально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с горизонтально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
шнековые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
барабанные
с вертикальной осью вращения
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
лемехо-отвальные
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
ковшовые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
загребающие
лапы
загребающие
звезды
Скребковые органы погрузки
Ранее широко использовались на
широкозахватных очистных комбайнах и первых
серийных отечественных стреловых
проходческих комбайнах
Широкозахватный очистной комбайн
«Донбасс»
Стреловой проходческий комбайн
ПК3М
Скребковые органы погрузки
В настоящее время скребковые органы погрузки
применяются на проходческих комбайнах
Машина поддирочно-погрузочная
МПР
Стреловой проходческий комбайн
КПЛ
Скребковые органы погрузки
Недостатки:
- значительное переизмельчение угля и
пылеобразование;
- низкий механический КПД и интенсивный износ
элементов направляющих ручьев бара и самой
цепи;
- значительные габаритные размеры и масса;
ограниченные возможности по погрузке
крупнокусковой крепкой породы
Шнековые органы погрузки
Совмещают в себе одновременно функцию
разрушения пласта и погрузки разрушенной
массы на забойный конвейер
Узкозахватный очистной комбайн
К-500
Проходческо-очистной комбайн
Урал-10А
Шнековые органы погрузки
Достоинства:
достаточно простая конструкция;
относительно высокий механический КПД;
повышенная прочность и долговечность
Шнековые органы погрузки
Производительность (м3/с) шнекового органа
разрушения по погрузке:
'
n 2
ш
2
D ш d ш S
Qш
N з и
4
cos ш
n - частота вращения шнека, с-1;
наружный диаметр шнека, м;
d ш - диаметр ступицы шнека, м;
'
S - шаг спирали шнека, м;
ш - толщина лопасти шнека, м;
ш - угол подъема лопасти шнека;
N з - число заходов шнека;
и - коэффициент использования сечения шнека на
выходе.
Dш -
Шнековые органы погрузки
Частота вращения шнекового органа разрушения по
условию отсутствия заштыбовки должна быть
больше критической его частоты вращения, с-1:
n кр
4 В з V пр Н р k 1 Н 0
2
Dш
2
dш
'
ш
S
N з
cos ш
и
В з - ширина захвата органа разрушения, м;
V пр
Нр
k1
- расчетная скорость подачи комбайна, м/с;
- расчетная мощность пласта, м;
- коэффициент, учитывающий часть угля,
подлежащего погрузке
Шнековые органы погрузки
Производительность шнека по погрузке
увеличивается в 1,5 - 2,0 раза с применением
зачистных щитков, которые удерживают отбитый
уголь в зоне шнека.
Шнековые органы погрузки
Сила сопротивления погрузке породы для
шнекового органа разрушения, Н
при работе без подпорного щитка Fпогр 100 h об
при работе с подпорным щитком Fпогр 350 hоб
подача за один оборот шнека
h об
100 V пр
n
Шнековые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку шнеком,
определяется из выражения, кВт
Pпогр
F погр D и n
60 1000
Лемехо-отвальные органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
повышенная прочность и долговечность;
не измельчают отбитый уголь;
не поднимают пыли
Недостатки:
значительные тяговые усилия для
перемещения вдоль забоя
Лемехо-отвальные органы погрузки
В настоящее время лемехо-отвальные
погрузочные органы применяются только в
стругах.
Это позволяет совмещать в одной конструкции
функции отделения угля от массива и его
погрузки на забойный конвейер
Лемехо-отвальные органы погрузки
Производительность (т/с) лемехо-отвального органа
по погрузке:
Q гр H р h V с
H р - расчетная мощность пласта, м;
h - толщина снимаемой стругом стружки, м;
V с - скорость перемещения струга вдоль лавы, м/с;
- плотность угля, т/м3.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Результирующая сила погрузки угля стругом, Н
Fп F1 F2 F3 F4 F5
F1 - сила внедрения погрузочной поверхности струга в
F2
F3
F4
F5
штабель угля, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга до уровня высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга выше высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля на конвейер, Н;
- сила сопротивления внутреннему трению в
штабеле угля перед стругом, Н.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку лемехом
струга, кВт
Pпогр
Vп
Fп V п
60 1000
- скорость перемещения струга, м/мин;
Ковшовые органы погрузки
Применяются на буровых проходческих комбайнах с
роторными или планетарными органами
разрушения
Проходческий комплекс Союз – 19
Комбайн проходческий ПК-8МА
Ковшовые органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
высокая надежность и долговечность,
повышенный механический КПД,
отсутствие своего отдельного привода
Недостатки:
существенное снижение производительности
при погрузке влажной горной массы (склонной к
налипанию);
частота вращения ковшей ограничена
возможностью их разгрузки в верхнем
положении
Ковшовые органы погрузки
Производительность (м3/с) ковшового органа по
погрузке:
Q гр V к i n
V к - емкость ковша, м3;
i - число ковшей;
n - частота вращения ковшей, мин-1;
=0,1-0,15 - коэффициент заполнения ковшей
Ковшовые органы погрузки
Критическая частота вращения ротора с учетом сил
трения породы о стенки ковша, мин-1
n кр
30
g 1 f
R
g - ускорение свободного падения, м/с2;
R - радиус луча, на котором крепится ковш, м;
f = 0,3-0,4 - коэффициент трения породы о стенки ковша
Ковшовые органы погрузки
Окружное усилие на ковше при зачерпывании
горной массы из штабеля, Н
P
k V к
k -удельное сопротивление породы зачерпыванию
(0,1...0,2 МПа);
- длина пути зачерпывания, м;
V к - ёмкость ковша, м3
Ковшовые органы погрузки
Мощность, расходуемая на зачерпывание горной
массы, кВт
Nз
P in
60000
Ковшовые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на подъем горной массы
породы на высоту разгрузки
(диаметр проходимой выработки), кВт
Np
Vк i n g D
60000
- насыпная плотность породы в ковше, т/м3;
g
- ускорение свободного падения, м/с2;
D - диаметр проходимой выработки, м
Ковшовые органы погрузки
Суммарная мощность привода ковшового грузчика,
кВт
N кг N з N п
V к i n k g D
60000
Погрузочные нагребающие лапы
Применяются на стреловых проходческих
комбайнах и буропогрузочных и погрузочных
машинах
Машина буропогрузочная БПР
Погрузочные нагребающие лапы
Достоинства:
обеспечивают хорошую погрузку крупнокусковой
скальной горной породы;
обеспечивают достаточно высокую
производительность;
имеют относительно простую конструкцию;
имеют удовлетворительную надежность
Погрузочные нагребающие лапы
Технологический цикл погрузки нагребающими
лапами состоит из следующих операций:
- внедрение лапы в штабель породы;
- зачерпывание породы;
- перемещение породы по наклонной плите грузчика
до передаточного конвейера;
- холостое движение лапы
Погрузочные нагребающие лапы
Производительность (м3/с) нагребающей лапы по
погрузке:
Qл Vл z n
V л - объем горной массы, транспортируемый лапой за
один ход качания, м3;
z - число нагребающих лап;
n - частота качания лап, с-1
Погрузочные нагребающие лапы
Объем породы, м3, транспортируемый лапой за
один ход качания
V л 0 ,5 B з d т hгр
B з - ширина передней кромки плиты стола грузчика, м;
d m - расстояние между траекториями движения лап,
hг р
которое ориентировочно равно диаметру ведущих
дисков, м;
- средняя высота слоя нагребаемой породы, которая
принимается равной (1,0...2,0) высоты нагребающей
лапы, м;
Погрузочные нагребающие лапы
Работа (Дж), совершаемая лапой за одно качание,
определяется суммированием работ на отрыв породы от штабеля,
перемещения её по плите стола грузчика и подъёма на высоту разгрузки
на передаточный конвейер
Aл W р k ш G hп f п
W - сопротивление отрыву породы от штабеля, Н;
р - путь, проходимый лапой при отделении породы от
штабеля, м;
k ш = 2 - коэффициент заштыбовки;
G - вес породы, перемещаемый лапой, Н;
h п - высота погрузки на передаточный конвейер, м;
f - коэффициент трения породы по плите грузчика;
- путь, проходимый породой по плите грузчика, м.
п
Погрузочные нагребающие лапы
Сопротивление отрыву породы от штабеля, Н
W в kв
- длина внедряющейся в штабель кромки
лапы,
м;
в
k-вудельное сопротивление внедрения лапы, Н/м.
Погрузочные нагребающие лапы
Вес породы, перемещаемый лапой, Н:
G Vл g
g
- насыпная плотность породы, т/м3;
- ускорение свободного падения, м/с2.
Погрузочные нагребающие лапы
Мощность привода лапы, кВт
Nл
Aл n
- КПД привода лапы
Slide 41
Доцент Кухарь В.Ю.
кафедра горных машин и
инжиниринга, ГВУЗ "НГУ"
Курс
Технология и оборудование
горного производства
Лекция 10
ОРГАНЫ ПОГРУЗКИ ГОРНЫХ КОМБАЙНОВ
Механизированная погрузка отбитой горной
массы производится при выемке пологих и
наклонных (до 35) пластов и проходке
горизонтальных и наклонных выработок.
При выемке крутых пластов и проходке
восстающих выработок транспортирование
отбитой горной массы от органа разрушения
производится самотеком под действием сил
гравитации.
Механическая погрузка отбитой горной массы
представляет собой две технологические
операции:
- зачерпывание разрушенной горной массы
- транспортирование ее к месту погрузки
(на лавовый или штрековый конвейер,
вагонетки или другие транспортные средства).
У современных очистных комбайнов
операции зачерпывания и транспортировки
совмещены и реализованы в конструкции
самого органа разрушения.
Такое совмещение функций в одном органе
упрощает конструкцию, уменьшает габариты
очистного комбайна и обеспечивает его работу
при минимальном обнажении кровли.
У проходческих комбайнов совмещение
операций зачерпывания и транспортировки
практически невозможно.
Зачерпывающая часть у этих комбайнов
осуществляет захват отбитой породы из
штабеля и производит погрузку ее на
передаточный конвейер (скребковый или
ленточный), который располагается вдоль
продольной оси комбайна, является второй
частью погрузочного органа и транспортирует
породу до перегружателя, штрекового
конвейера или вагонетки.
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- обеспечивать максимальную производительность
комбайна в конкретных условиях эксплуатации, то
есть должно обеспечиваться условие
Q гр Q к
Q гр Q к
Q гр (2...3)Q
когда поток поступающей на погрузку
отбитой породы постоянен
(буровые проходческие комбайны)
к
когда возможно внезапное
увеличение объема погружаемой
породы
(стреловые проходческие комбайны)
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- производить погрузку отбитой горной массы без
большого просыпания по всему фронту работы
органа разрушения с эффективной зачисткой почвы;
- не переизмельчать транспортируемую породу;
- обеспечивать дополнительное разрушение
нетранспортабельных кусков;
- иметь минимальную энергоемкость процесса
погрузки;
Требования, предъявляемые к органам погрузки
-не вызывать повышенного пылеобразования;
- обеспечивать возможность самозарубки очистного
комбайна в пласт;
- быть простым по устройству, легким и удобным в
монтаже и демонтаже;
- иметь минимальные габаритные размеры и массу
при высокой эксплуатационной надежности
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по характеру взаимодействия с погружаемой горной
массой
статические, не имеющие
специального привода
активные, имеющие
специальный привод и
конструктивные элементы
для дробления негабаритных
кусков породы и
перемещения разрушенной
горной массы
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с вертикально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с горизонтально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
шнековые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
барабанные
с вертикальной осью вращения
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
лемехо-отвальные
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
ковшовые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
загребающие
лапы
загребающие
звезды
Скребковые органы погрузки
Ранее широко использовались на
широкозахватных очистных комбайнах и первых
серийных отечественных стреловых
проходческих комбайнах
Широкозахватный очистной комбайн
«Донбасс»
Стреловой проходческий комбайн
ПК3М
Скребковые органы погрузки
В настоящее время скребковые органы погрузки
применяются на проходческих комбайнах
Машина поддирочно-погрузочная
МПР
Стреловой проходческий комбайн
КПЛ
Скребковые органы погрузки
Недостатки:
- значительное переизмельчение угля и
пылеобразование;
- низкий механический КПД и интенсивный износ
элементов направляющих ручьев бара и самой
цепи;
- значительные габаритные размеры и масса;
ограниченные возможности по погрузке
крупнокусковой крепкой породы
Шнековые органы погрузки
Совмещают в себе одновременно функцию
разрушения пласта и погрузки разрушенной
массы на забойный конвейер
Узкозахватный очистной комбайн
К-500
Проходческо-очистной комбайн
Урал-10А
Шнековые органы погрузки
Достоинства:
достаточно простая конструкция;
относительно высокий механический КПД;
повышенная прочность и долговечность
Шнековые органы погрузки
Производительность (м3/с) шнекового органа
разрушения по погрузке:
'
n 2
ш
2
D ш d ш S
Qш
N з и
4
cos ш
n - частота вращения шнека, с-1;
наружный диаметр шнека, м;
d ш - диаметр ступицы шнека, м;
'
S - шаг спирали шнека, м;
ш - толщина лопасти шнека, м;
ш - угол подъема лопасти шнека;
N з - число заходов шнека;
и - коэффициент использования сечения шнека на
выходе.
Dш -
Шнековые органы погрузки
Частота вращения шнекового органа разрушения по
условию отсутствия заштыбовки должна быть
больше критической его частоты вращения, с-1:
n кр
4 В з V пр Н р k 1 Н 0
2
Dш
2
dш
'
ш
S
N з
cos ш
и
В з - ширина захвата органа разрушения, м;
V пр
Нр
k1
- расчетная скорость подачи комбайна, м/с;
- расчетная мощность пласта, м;
- коэффициент, учитывающий часть угля,
подлежащего погрузке
Шнековые органы погрузки
Производительность шнека по погрузке
увеличивается в 1,5 - 2,0 раза с применением
зачистных щитков, которые удерживают отбитый
уголь в зоне шнека.
Шнековые органы погрузки
Сила сопротивления погрузке породы для
шнекового органа разрушения, Н
при работе без подпорного щитка Fпогр 100 h об
при работе с подпорным щитком Fпогр 350 hоб
подача за один оборот шнека
h об
100 V пр
n
Шнековые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку шнеком,
определяется из выражения, кВт
Pпогр
F погр D и n
60 1000
Лемехо-отвальные органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
повышенная прочность и долговечность;
не измельчают отбитый уголь;
не поднимают пыли
Недостатки:
значительные тяговые усилия для
перемещения вдоль забоя
Лемехо-отвальные органы погрузки
В настоящее время лемехо-отвальные
погрузочные органы применяются только в
стругах.
Это позволяет совмещать в одной конструкции
функции отделения угля от массива и его
погрузки на забойный конвейер
Лемехо-отвальные органы погрузки
Производительность (т/с) лемехо-отвального органа
по погрузке:
Q гр H р h V с
H р - расчетная мощность пласта, м;
h - толщина снимаемой стругом стружки, м;
V с - скорость перемещения струга вдоль лавы, м/с;
- плотность угля, т/м3.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Результирующая сила погрузки угля стругом, Н
Fп F1 F2 F3 F4 F5
F1 - сила внедрения погрузочной поверхности струга в
F2
F3
F4
F5
штабель угля, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга до уровня высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга выше высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля на конвейер, Н;
- сила сопротивления внутреннему трению в
штабеле угля перед стругом, Н.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку лемехом
струга, кВт
Pпогр
Vп
Fп V п
60 1000
- скорость перемещения струга, м/мин;
Ковшовые органы погрузки
Применяются на буровых проходческих комбайнах с
роторными или планетарными органами
разрушения
Проходческий комплекс Союз – 19
Комбайн проходческий ПК-8МА
Ковшовые органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
высокая надежность и долговечность,
повышенный механический КПД,
отсутствие своего отдельного привода
Недостатки:
существенное снижение производительности
при погрузке влажной горной массы (склонной к
налипанию);
частота вращения ковшей ограничена
возможностью их разгрузки в верхнем
положении
Ковшовые органы погрузки
Производительность (м3/с) ковшового органа по
погрузке:
Q гр V к i n
V к - емкость ковша, м3;
i - число ковшей;
n - частота вращения ковшей, мин-1;
=0,1-0,15 - коэффициент заполнения ковшей
Ковшовые органы погрузки
Критическая частота вращения ротора с учетом сил
трения породы о стенки ковша, мин-1
n кр
30
g 1 f
R
g - ускорение свободного падения, м/с2;
R - радиус луча, на котором крепится ковш, м;
f = 0,3-0,4 - коэффициент трения породы о стенки ковша
Ковшовые органы погрузки
Окружное усилие на ковше при зачерпывании
горной массы из штабеля, Н
P
k V к
k -удельное сопротивление породы зачерпыванию
(0,1...0,2 МПа);
- длина пути зачерпывания, м;
V к - ёмкость ковша, м3
Ковшовые органы погрузки
Мощность, расходуемая на зачерпывание горной
массы, кВт
Nз
P in
60000
Ковшовые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на подъем горной массы
породы на высоту разгрузки
(диаметр проходимой выработки), кВт
Np
Vк i n g D
60000
- насыпная плотность породы в ковше, т/м3;
g
- ускорение свободного падения, м/с2;
D - диаметр проходимой выработки, м
Ковшовые органы погрузки
Суммарная мощность привода ковшового грузчика,
кВт
N кг N з N п
V к i n k g D
60000
Погрузочные нагребающие лапы
Применяются на стреловых проходческих
комбайнах и буропогрузочных и погрузочных
машинах
Машина буропогрузочная БПР
Погрузочные нагребающие лапы
Достоинства:
обеспечивают хорошую погрузку крупнокусковой
скальной горной породы;
обеспечивают достаточно высокую
производительность;
имеют относительно простую конструкцию;
имеют удовлетворительную надежность
Погрузочные нагребающие лапы
Технологический цикл погрузки нагребающими
лапами состоит из следующих операций:
- внедрение лапы в штабель породы;
- зачерпывание породы;
- перемещение породы по наклонной плите грузчика
до передаточного конвейера;
- холостое движение лапы
Погрузочные нагребающие лапы
Производительность (м3/с) нагребающей лапы по
погрузке:
Qл Vл z n
V л - объем горной массы, транспортируемый лапой за
один ход качания, м3;
z - число нагребающих лап;
n - частота качания лап, с-1
Погрузочные нагребающие лапы
Объем породы, м3, транспортируемый лапой за
один ход качания
V л 0 ,5 B з d т hгр
B з - ширина передней кромки плиты стола грузчика, м;
d m - расстояние между траекториями движения лап,
hг р
которое ориентировочно равно диаметру ведущих
дисков, м;
- средняя высота слоя нагребаемой породы, которая
принимается равной (1,0...2,0) высоты нагребающей
лапы, м;
Погрузочные нагребающие лапы
Работа (Дж), совершаемая лапой за одно качание,
определяется суммированием работ на отрыв породы от штабеля,
перемещения её по плите стола грузчика и подъёма на высоту разгрузки
на передаточный конвейер
Aл W р k ш G hп f п
W - сопротивление отрыву породы от штабеля, Н;
р - путь, проходимый лапой при отделении породы от
штабеля, м;
k ш = 2 - коэффициент заштыбовки;
G - вес породы, перемещаемый лапой, Н;
h п - высота погрузки на передаточный конвейер, м;
f - коэффициент трения породы по плите грузчика;
- путь, проходимый породой по плите грузчика, м.
п
Погрузочные нагребающие лапы
Сопротивление отрыву породы от штабеля, Н
W в kв
- длина внедряющейся в штабель кромки
лапы,
м;
в
k-вудельное сопротивление внедрения лапы, Н/м.
Погрузочные нагребающие лапы
Вес породы, перемещаемый лапой, Н:
G Vл g
g
- насыпная плотность породы, т/м3;
- ускорение свободного падения, м/с2.
Погрузочные нагребающие лапы
Мощность привода лапы, кВт
Nл
Aл n
- КПД привода лапы
Slide 42
Доцент Кухарь В.Ю.
кафедра горных машин и
инжиниринга, ГВУЗ "НГУ"
Курс
Технология и оборудование
горного производства
Лекция 10
ОРГАНЫ ПОГРУЗКИ ГОРНЫХ КОМБАЙНОВ
Механизированная погрузка отбитой горной
массы производится при выемке пологих и
наклонных (до 35) пластов и проходке
горизонтальных и наклонных выработок.
При выемке крутых пластов и проходке
восстающих выработок транспортирование
отбитой горной массы от органа разрушения
производится самотеком под действием сил
гравитации.
Механическая погрузка отбитой горной массы
представляет собой две технологические
операции:
- зачерпывание разрушенной горной массы
- транспортирование ее к месту погрузки
(на лавовый или штрековый конвейер,
вагонетки или другие транспортные средства).
У современных очистных комбайнов
операции зачерпывания и транспортировки
совмещены и реализованы в конструкции
самого органа разрушения.
Такое совмещение функций в одном органе
упрощает конструкцию, уменьшает габариты
очистного комбайна и обеспечивает его работу
при минимальном обнажении кровли.
У проходческих комбайнов совмещение
операций зачерпывания и транспортировки
практически невозможно.
Зачерпывающая часть у этих комбайнов
осуществляет захват отбитой породы из
штабеля и производит погрузку ее на
передаточный конвейер (скребковый или
ленточный), который располагается вдоль
продольной оси комбайна, является второй
частью погрузочного органа и транспортирует
породу до перегружателя, штрекового
конвейера или вагонетки.
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- обеспечивать максимальную производительность
комбайна в конкретных условиях эксплуатации, то
есть должно обеспечиваться условие
Q гр Q к
Q гр Q к
Q гр (2...3)Q
когда поток поступающей на погрузку
отбитой породы постоянен
(буровые проходческие комбайны)
к
когда возможно внезапное
увеличение объема погружаемой
породы
(стреловые проходческие комбайны)
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- производить погрузку отбитой горной массы без
большого просыпания по всему фронту работы
органа разрушения с эффективной зачисткой почвы;
- не переизмельчать транспортируемую породу;
- обеспечивать дополнительное разрушение
нетранспортабельных кусков;
- иметь минимальную энергоемкость процесса
погрузки;
Требования, предъявляемые к органам погрузки
-не вызывать повышенного пылеобразования;
- обеспечивать возможность самозарубки очистного
комбайна в пласт;
- быть простым по устройству, легким и удобным в
монтаже и демонтаже;
- иметь минимальные габаритные размеры и массу
при высокой эксплуатационной надежности
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по характеру взаимодействия с погружаемой горной
массой
статические, не имеющие
специального привода
активные, имеющие
специальный привод и
конструктивные элементы
для дробления негабаритных
кусков породы и
перемещения разрушенной
горной массы
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с вертикально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с горизонтально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
шнековые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
барабанные
с вертикальной осью вращения
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
лемехо-отвальные
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
ковшовые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
загребающие
лапы
загребающие
звезды
Скребковые органы погрузки
Ранее широко использовались на
широкозахватных очистных комбайнах и первых
серийных отечественных стреловых
проходческих комбайнах
Широкозахватный очистной комбайн
«Донбасс»
Стреловой проходческий комбайн
ПК3М
Скребковые органы погрузки
В настоящее время скребковые органы погрузки
применяются на проходческих комбайнах
Машина поддирочно-погрузочная
МПР
Стреловой проходческий комбайн
КПЛ
Скребковые органы погрузки
Недостатки:
- значительное переизмельчение угля и
пылеобразование;
- низкий механический КПД и интенсивный износ
элементов направляющих ручьев бара и самой
цепи;
- значительные габаритные размеры и масса;
ограниченные возможности по погрузке
крупнокусковой крепкой породы
Шнековые органы погрузки
Совмещают в себе одновременно функцию
разрушения пласта и погрузки разрушенной
массы на забойный конвейер
Узкозахватный очистной комбайн
К-500
Проходческо-очистной комбайн
Урал-10А
Шнековые органы погрузки
Достоинства:
достаточно простая конструкция;
относительно высокий механический КПД;
повышенная прочность и долговечность
Шнековые органы погрузки
Производительность (м3/с) шнекового органа
разрушения по погрузке:
'
n 2
ш
2
D ш d ш S
Qш
N з и
4
cos ш
n - частота вращения шнека, с-1;
наружный диаметр шнека, м;
d ш - диаметр ступицы шнека, м;
'
S - шаг спирали шнека, м;
ш - толщина лопасти шнека, м;
ш - угол подъема лопасти шнека;
N з - число заходов шнека;
и - коэффициент использования сечения шнека на
выходе.
Dш -
Шнековые органы погрузки
Частота вращения шнекового органа разрушения по
условию отсутствия заштыбовки должна быть
больше критической его частоты вращения, с-1:
n кр
4 В з V пр Н р k 1 Н 0
2
Dш
2
dш
'
ш
S
N з
cos ш
и
В з - ширина захвата органа разрушения, м;
V пр
Нр
k1
- расчетная скорость подачи комбайна, м/с;
- расчетная мощность пласта, м;
- коэффициент, учитывающий часть угля,
подлежащего погрузке
Шнековые органы погрузки
Производительность шнека по погрузке
увеличивается в 1,5 - 2,0 раза с применением
зачистных щитков, которые удерживают отбитый
уголь в зоне шнека.
Шнековые органы погрузки
Сила сопротивления погрузке породы для
шнекового органа разрушения, Н
при работе без подпорного щитка Fпогр 100 h об
при работе с подпорным щитком Fпогр 350 hоб
подача за один оборот шнека
h об
100 V пр
n
Шнековые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку шнеком,
определяется из выражения, кВт
Pпогр
F погр D и n
60 1000
Лемехо-отвальные органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
повышенная прочность и долговечность;
не измельчают отбитый уголь;
не поднимают пыли
Недостатки:
значительные тяговые усилия для
перемещения вдоль забоя
Лемехо-отвальные органы погрузки
В настоящее время лемехо-отвальные
погрузочные органы применяются только в
стругах.
Это позволяет совмещать в одной конструкции
функции отделения угля от массива и его
погрузки на забойный конвейер
Лемехо-отвальные органы погрузки
Производительность (т/с) лемехо-отвального органа
по погрузке:
Q гр H р h V с
H р - расчетная мощность пласта, м;
h - толщина снимаемой стругом стружки, м;
V с - скорость перемещения струга вдоль лавы, м/с;
- плотность угля, т/м3.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Результирующая сила погрузки угля стругом, Н
Fп F1 F2 F3 F4 F5
F1 - сила внедрения погрузочной поверхности струга в
F2
F3
F4
F5
штабель угля, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга до уровня высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга выше высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля на конвейер, Н;
- сила сопротивления внутреннему трению в
штабеле угля перед стругом, Н.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку лемехом
струга, кВт
Pпогр
Vп
Fп V п
60 1000
- скорость перемещения струга, м/мин;
Ковшовые органы погрузки
Применяются на буровых проходческих комбайнах с
роторными или планетарными органами
разрушения
Проходческий комплекс Союз – 19
Комбайн проходческий ПК-8МА
Ковшовые органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
высокая надежность и долговечность,
повышенный механический КПД,
отсутствие своего отдельного привода
Недостатки:
существенное снижение производительности
при погрузке влажной горной массы (склонной к
налипанию);
частота вращения ковшей ограничена
возможностью их разгрузки в верхнем
положении
Ковшовые органы погрузки
Производительность (м3/с) ковшового органа по
погрузке:
Q гр V к i n
V к - емкость ковша, м3;
i - число ковшей;
n - частота вращения ковшей, мин-1;
=0,1-0,15 - коэффициент заполнения ковшей
Ковшовые органы погрузки
Критическая частота вращения ротора с учетом сил
трения породы о стенки ковша, мин-1
n кр
30
g 1 f
R
g - ускорение свободного падения, м/с2;
R - радиус луча, на котором крепится ковш, м;
f = 0,3-0,4 - коэффициент трения породы о стенки ковша
Ковшовые органы погрузки
Окружное усилие на ковше при зачерпывании
горной массы из штабеля, Н
P
k V к
k -удельное сопротивление породы зачерпыванию
(0,1...0,2 МПа);
- длина пути зачерпывания, м;
V к - ёмкость ковша, м3
Ковшовые органы погрузки
Мощность, расходуемая на зачерпывание горной
массы, кВт
Nз
P in
60000
Ковшовые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на подъем горной массы
породы на высоту разгрузки
(диаметр проходимой выработки), кВт
Np
Vк i n g D
60000
- насыпная плотность породы в ковше, т/м3;
g
- ускорение свободного падения, м/с2;
D - диаметр проходимой выработки, м
Ковшовые органы погрузки
Суммарная мощность привода ковшового грузчика,
кВт
N кг N з N п
V к i n k g D
60000
Погрузочные нагребающие лапы
Применяются на стреловых проходческих
комбайнах и буропогрузочных и погрузочных
машинах
Машина буропогрузочная БПР
Погрузочные нагребающие лапы
Достоинства:
обеспечивают хорошую погрузку крупнокусковой
скальной горной породы;
обеспечивают достаточно высокую
производительность;
имеют относительно простую конструкцию;
имеют удовлетворительную надежность
Погрузочные нагребающие лапы
Технологический цикл погрузки нагребающими
лапами состоит из следующих операций:
- внедрение лапы в штабель породы;
- зачерпывание породы;
- перемещение породы по наклонной плите грузчика
до передаточного конвейера;
- холостое движение лапы
Погрузочные нагребающие лапы
Производительность (м3/с) нагребающей лапы по
погрузке:
Qл Vл z n
V л - объем горной массы, транспортируемый лапой за
один ход качания, м3;
z - число нагребающих лап;
n - частота качания лап, с-1
Погрузочные нагребающие лапы
Объем породы, м3, транспортируемый лапой за
один ход качания
V л 0 ,5 B з d т hгр
B з - ширина передней кромки плиты стола грузчика, м;
d m - расстояние между траекториями движения лап,
hг р
которое ориентировочно равно диаметру ведущих
дисков, м;
- средняя высота слоя нагребаемой породы, которая
принимается равной (1,0...2,0) высоты нагребающей
лапы, м;
Погрузочные нагребающие лапы
Работа (Дж), совершаемая лапой за одно качание,
определяется суммированием работ на отрыв породы от штабеля,
перемещения её по плите стола грузчика и подъёма на высоту разгрузки
на передаточный конвейер
Aл W р k ш G hп f п
W - сопротивление отрыву породы от штабеля, Н;
р - путь, проходимый лапой при отделении породы от
штабеля, м;
k ш = 2 - коэффициент заштыбовки;
G - вес породы, перемещаемый лапой, Н;
h п - высота погрузки на передаточный конвейер, м;
f - коэффициент трения породы по плите грузчика;
- путь, проходимый породой по плите грузчика, м.
п
Погрузочные нагребающие лапы
Сопротивление отрыву породы от штабеля, Н
W в kв
- длина внедряющейся в штабель кромки
лапы,
м;
в
k-вудельное сопротивление внедрения лапы, Н/м.
Погрузочные нагребающие лапы
Вес породы, перемещаемый лапой, Н:
G Vл g
g
- насыпная плотность породы, т/м3;
- ускорение свободного падения, м/с2.
Погрузочные нагребающие лапы
Мощность привода лапы, кВт
Nл
Aл n
- КПД привода лапы
Slide 43
Доцент Кухарь В.Ю.
кафедра горных машин и
инжиниринга, ГВУЗ "НГУ"
Курс
Технология и оборудование
горного производства
Лекция 10
ОРГАНЫ ПОГРУЗКИ ГОРНЫХ КОМБАЙНОВ
Механизированная погрузка отбитой горной
массы производится при выемке пологих и
наклонных (до 35) пластов и проходке
горизонтальных и наклонных выработок.
При выемке крутых пластов и проходке
восстающих выработок транспортирование
отбитой горной массы от органа разрушения
производится самотеком под действием сил
гравитации.
Механическая погрузка отбитой горной массы
представляет собой две технологические
операции:
- зачерпывание разрушенной горной массы
- транспортирование ее к месту погрузки
(на лавовый или штрековый конвейер,
вагонетки или другие транспортные средства).
У современных очистных комбайнов
операции зачерпывания и транспортировки
совмещены и реализованы в конструкции
самого органа разрушения.
Такое совмещение функций в одном органе
упрощает конструкцию, уменьшает габариты
очистного комбайна и обеспечивает его работу
при минимальном обнажении кровли.
У проходческих комбайнов совмещение
операций зачерпывания и транспортировки
практически невозможно.
Зачерпывающая часть у этих комбайнов
осуществляет захват отбитой породы из
штабеля и производит погрузку ее на
передаточный конвейер (скребковый или
ленточный), который располагается вдоль
продольной оси комбайна, является второй
частью погрузочного органа и транспортирует
породу до перегружателя, штрекового
конвейера или вагонетки.
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- обеспечивать максимальную производительность
комбайна в конкретных условиях эксплуатации, то
есть должно обеспечиваться условие
Q гр Q к
Q гр Q к
Q гр (2...3)Q
когда поток поступающей на погрузку
отбитой породы постоянен
(буровые проходческие комбайны)
к
когда возможно внезапное
увеличение объема погружаемой
породы
(стреловые проходческие комбайны)
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- производить погрузку отбитой горной массы без
большого просыпания по всему фронту работы
органа разрушения с эффективной зачисткой почвы;
- не переизмельчать транспортируемую породу;
- обеспечивать дополнительное разрушение
нетранспортабельных кусков;
- иметь минимальную энергоемкость процесса
погрузки;
Требования, предъявляемые к органам погрузки
-не вызывать повышенного пылеобразования;
- обеспечивать возможность самозарубки очистного
комбайна в пласт;
- быть простым по устройству, легким и удобным в
монтаже и демонтаже;
- иметь минимальные габаритные размеры и массу
при высокой эксплуатационной надежности
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по характеру взаимодействия с погружаемой горной
массой
статические, не имеющие
специального привода
активные, имеющие
специальный привод и
конструктивные элементы
для дробления негабаритных
кусков породы и
перемещения разрушенной
горной массы
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с вертикально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с горизонтально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
шнековые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
барабанные
с вертикальной осью вращения
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
лемехо-отвальные
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
ковшовые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
загребающие
лапы
загребающие
звезды
Скребковые органы погрузки
Ранее широко использовались на
широкозахватных очистных комбайнах и первых
серийных отечественных стреловых
проходческих комбайнах
Широкозахватный очистной комбайн
«Донбасс»
Стреловой проходческий комбайн
ПК3М
Скребковые органы погрузки
В настоящее время скребковые органы погрузки
применяются на проходческих комбайнах
Машина поддирочно-погрузочная
МПР
Стреловой проходческий комбайн
КПЛ
Скребковые органы погрузки
Недостатки:
- значительное переизмельчение угля и
пылеобразование;
- низкий механический КПД и интенсивный износ
элементов направляющих ручьев бара и самой
цепи;
- значительные габаритные размеры и масса;
ограниченные возможности по погрузке
крупнокусковой крепкой породы
Шнековые органы погрузки
Совмещают в себе одновременно функцию
разрушения пласта и погрузки разрушенной
массы на забойный конвейер
Узкозахватный очистной комбайн
К-500
Проходческо-очистной комбайн
Урал-10А
Шнековые органы погрузки
Достоинства:
достаточно простая конструкция;
относительно высокий механический КПД;
повышенная прочность и долговечность
Шнековые органы погрузки
Производительность (м3/с) шнекового органа
разрушения по погрузке:
'
n 2
ш
2
D ш d ш S
Qш
N з и
4
cos ш
n - частота вращения шнека, с-1;
наружный диаметр шнека, м;
d ш - диаметр ступицы шнека, м;
'
S - шаг спирали шнека, м;
ш - толщина лопасти шнека, м;
ш - угол подъема лопасти шнека;
N з - число заходов шнека;
и - коэффициент использования сечения шнека на
выходе.
Dш -
Шнековые органы погрузки
Частота вращения шнекового органа разрушения по
условию отсутствия заштыбовки должна быть
больше критической его частоты вращения, с-1:
n кр
4 В з V пр Н р k 1 Н 0
2
Dш
2
dш
'
ш
S
N з
cos ш
и
В з - ширина захвата органа разрушения, м;
V пр
Нр
k1
- расчетная скорость подачи комбайна, м/с;
- расчетная мощность пласта, м;
- коэффициент, учитывающий часть угля,
подлежащего погрузке
Шнековые органы погрузки
Производительность шнека по погрузке
увеличивается в 1,5 - 2,0 раза с применением
зачистных щитков, которые удерживают отбитый
уголь в зоне шнека.
Шнековые органы погрузки
Сила сопротивления погрузке породы для
шнекового органа разрушения, Н
при работе без подпорного щитка Fпогр 100 h об
при работе с подпорным щитком Fпогр 350 hоб
подача за один оборот шнека
h об
100 V пр
n
Шнековые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку шнеком,
определяется из выражения, кВт
Pпогр
F погр D и n
60 1000
Лемехо-отвальные органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
повышенная прочность и долговечность;
не измельчают отбитый уголь;
не поднимают пыли
Недостатки:
значительные тяговые усилия для
перемещения вдоль забоя
Лемехо-отвальные органы погрузки
В настоящее время лемехо-отвальные
погрузочные органы применяются только в
стругах.
Это позволяет совмещать в одной конструкции
функции отделения угля от массива и его
погрузки на забойный конвейер
Лемехо-отвальные органы погрузки
Производительность (т/с) лемехо-отвального органа
по погрузке:
Q гр H р h V с
H р - расчетная мощность пласта, м;
h - толщина снимаемой стругом стружки, м;
V с - скорость перемещения струга вдоль лавы, м/с;
- плотность угля, т/м3.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Результирующая сила погрузки угля стругом, Н
Fп F1 F2 F3 F4 F5
F1 - сила внедрения погрузочной поверхности струга в
F2
F3
F4
F5
штабель угля, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга до уровня высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга выше высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля на конвейер, Н;
- сила сопротивления внутреннему трению в
штабеле угля перед стругом, Н.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку лемехом
струга, кВт
Pпогр
Vп
Fп V п
60 1000
- скорость перемещения струга, м/мин;
Ковшовые органы погрузки
Применяются на буровых проходческих комбайнах с
роторными или планетарными органами
разрушения
Проходческий комплекс Союз – 19
Комбайн проходческий ПК-8МА
Ковшовые органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
высокая надежность и долговечность,
повышенный механический КПД,
отсутствие своего отдельного привода
Недостатки:
существенное снижение производительности
при погрузке влажной горной массы (склонной к
налипанию);
частота вращения ковшей ограничена
возможностью их разгрузки в верхнем
положении
Ковшовые органы погрузки
Производительность (м3/с) ковшового органа по
погрузке:
Q гр V к i n
V к - емкость ковша, м3;
i - число ковшей;
n - частота вращения ковшей, мин-1;
=0,1-0,15 - коэффициент заполнения ковшей
Ковшовые органы погрузки
Критическая частота вращения ротора с учетом сил
трения породы о стенки ковша, мин-1
n кр
30
g 1 f
R
g - ускорение свободного падения, м/с2;
R - радиус луча, на котором крепится ковш, м;
f = 0,3-0,4 - коэффициент трения породы о стенки ковша
Ковшовые органы погрузки
Окружное усилие на ковше при зачерпывании
горной массы из штабеля, Н
P
k V к
k -удельное сопротивление породы зачерпыванию
(0,1...0,2 МПа);
- длина пути зачерпывания, м;
V к - ёмкость ковша, м3
Ковшовые органы погрузки
Мощность, расходуемая на зачерпывание горной
массы, кВт
Nз
P in
60000
Ковшовые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на подъем горной массы
породы на высоту разгрузки
(диаметр проходимой выработки), кВт
Np
Vк i n g D
60000
- насыпная плотность породы в ковше, т/м3;
g
- ускорение свободного падения, м/с2;
D - диаметр проходимой выработки, м
Ковшовые органы погрузки
Суммарная мощность привода ковшового грузчика,
кВт
N кг N з N п
V к i n k g D
60000
Погрузочные нагребающие лапы
Применяются на стреловых проходческих
комбайнах и буропогрузочных и погрузочных
машинах
Машина буропогрузочная БПР
Погрузочные нагребающие лапы
Достоинства:
обеспечивают хорошую погрузку крупнокусковой
скальной горной породы;
обеспечивают достаточно высокую
производительность;
имеют относительно простую конструкцию;
имеют удовлетворительную надежность
Погрузочные нагребающие лапы
Технологический цикл погрузки нагребающими
лапами состоит из следующих операций:
- внедрение лапы в штабель породы;
- зачерпывание породы;
- перемещение породы по наклонной плите грузчика
до передаточного конвейера;
- холостое движение лапы
Погрузочные нагребающие лапы
Производительность (м3/с) нагребающей лапы по
погрузке:
Qл Vл z n
V л - объем горной массы, транспортируемый лапой за
один ход качания, м3;
z - число нагребающих лап;
n - частота качания лап, с-1
Погрузочные нагребающие лапы
Объем породы, м3, транспортируемый лапой за
один ход качания
V л 0 ,5 B з d т hгр
B з - ширина передней кромки плиты стола грузчика, м;
d m - расстояние между траекториями движения лап,
hг р
которое ориентировочно равно диаметру ведущих
дисков, м;
- средняя высота слоя нагребаемой породы, которая
принимается равной (1,0...2,0) высоты нагребающей
лапы, м;
Погрузочные нагребающие лапы
Работа (Дж), совершаемая лапой за одно качание,
определяется суммированием работ на отрыв породы от штабеля,
перемещения её по плите стола грузчика и подъёма на высоту разгрузки
на передаточный конвейер
Aл W р k ш G hп f п
W - сопротивление отрыву породы от штабеля, Н;
р - путь, проходимый лапой при отделении породы от
штабеля, м;
k ш = 2 - коэффициент заштыбовки;
G - вес породы, перемещаемый лапой, Н;
h п - высота погрузки на передаточный конвейер, м;
f - коэффициент трения породы по плите грузчика;
- путь, проходимый породой по плите грузчика, м.
п
Погрузочные нагребающие лапы
Сопротивление отрыву породы от штабеля, Н
W в kв
- длина внедряющейся в штабель кромки
лапы,
м;
в
k-вудельное сопротивление внедрения лапы, Н/м.
Погрузочные нагребающие лапы
Вес породы, перемещаемый лапой, Н:
G Vл g
g
- насыпная плотность породы, т/м3;
- ускорение свободного падения, м/с2.
Погрузочные нагребающие лапы
Мощность привода лапы, кВт
Nл
Aл n
- КПД привода лапы
Slide 44
Доцент Кухарь В.Ю.
кафедра горных машин и
инжиниринга, ГВУЗ "НГУ"
Курс
Технология и оборудование
горного производства
Лекция 10
ОРГАНЫ ПОГРУЗКИ ГОРНЫХ КОМБАЙНОВ
Механизированная погрузка отбитой горной
массы производится при выемке пологих и
наклонных (до 35) пластов и проходке
горизонтальных и наклонных выработок.
При выемке крутых пластов и проходке
восстающих выработок транспортирование
отбитой горной массы от органа разрушения
производится самотеком под действием сил
гравитации.
Механическая погрузка отбитой горной массы
представляет собой две технологические
операции:
- зачерпывание разрушенной горной массы
- транспортирование ее к месту погрузки
(на лавовый или штрековый конвейер,
вагонетки или другие транспортные средства).
У современных очистных комбайнов
операции зачерпывания и транспортировки
совмещены и реализованы в конструкции
самого органа разрушения.
Такое совмещение функций в одном органе
упрощает конструкцию, уменьшает габариты
очистного комбайна и обеспечивает его работу
при минимальном обнажении кровли.
У проходческих комбайнов совмещение
операций зачерпывания и транспортировки
практически невозможно.
Зачерпывающая часть у этих комбайнов
осуществляет захват отбитой породы из
штабеля и производит погрузку ее на
передаточный конвейер (скребковый или
ленточный), который располагается вдоль
продольной оси комбайна, является второй
частью погрузочного органа и транспортирует
породу до перегружателя, штрекового
конвейера или вагонетки.
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- обеспечивать максимальную производительность
комбайна в конкретных условиях эксплуатации, то
есть должно обеспечиваться условие
Q гр Q к
Q гр Q к
Q гр (2...3)Q
когда поток поступающей на погрузку
отбитой породы постоянен
(буровые проходческие комбайны)
к
когда возможно внезапное
увеличение объема погружаемой
породы
(стреловые проходческие комбайны)
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- производить погрузку отбитой горной массы без
большого просыпания по всему фронту работы
органа разрушения с эффективной зачисткой почвы;
- не переизмельчать транспортируемую породу;
- обеспечивать дополнительное разрушение
нетранспортабельных кусков;
- иметь минимальную энергоемкость процесса
погрузки;
Требования, предъявляемые к органам погрузки
-не вызывать повышенного пылеобразования;
- обеспечивать возможность самозарубки очистного
комбайна в пласт;
- быть простым по устройству, легким и удобным в
монтаже и демонтаже;
- иметь минимальные габаритные размеры и массу
при высокой эксплуатационной надежности
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по характеру взаимодействия с погружаемой горной
массой
статические, не имеющие
специального привода
активные, имеющие
специальный привод и
конструктивные элементы
для дробления негабаритных
кусков породы и
перемещения разрушенной
горной массы
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с вертикально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с горизонтально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
шнековые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
барабанные
с вертикальной осью вращения
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
лемехо-отвальные
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
ковшовые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
загребающие
лапы
загребающие
звезды
Скребковые органы погрузки
Ранее широко использовались на
широкозахватных очистных комбайнах и первых
серийных отечественных стреловых
проходческих комбайнах
Широкозахватный очистной комбайн
«Донбасс»
Стреловой проходческий комбайн
ПК3М
Скребковые органы погрузки
В настоящее время скребковые органы погрузки
применяются на проходческих комбайнах
Машина поддирочно-погрузочная
МПР
Стреловой проходческий комбайн
КПЛ
Скребковые органы погрузки
Недостатки:
- значительное переизмельчение угля и
пылеобразование;
- низкий механический КПД и интенсивный износ
элементов направляющих ручьев бара и самой
цепи;
- значительные габаритные размеры и масса;
ограниченные возможности по погрузке
крупнокусковой крепкой породы
Шнековые органы погрузки
Совмещают в себе одновременно функцию
разрушения пласта и погрузки разрушенной
массы на забойный конвейер
Узкозахватный очистной комбайн
К-500
Проходческо-очистной комбайн
Урал-10А
Шнековые органы погрузки
Достоинства:
достаточно простая конструкция;
относительно высокий механический КПД;
повышенная прочность и долговечность
Шнековые органы погрузки
Производительность (м3/с) шнекового органа
разрушения по погрузке:
'
n 2
ш
2
D ш d ш S
Qш
N з и
4
cos ш
n - частота вращения шнека, с-1;
наружный диаметр шнека, м;
d ш - диаметр ступицы шнека, м;
'
S - шаг спирали шнека, м;
ш - толщина лопасти шнека, м;
ш - угол подъема лопасти шнека;
N з - число заходов шнека;
и - коэффициент использования сечения шнека на
выходе.
Dш -
Шнековые органы погрузки
Частота вращения шнекового органа разрушения по
условию отсутствия заштыбовки должна быть
больше критической его частоты вращения, с-1:
n кр
4 В з V пр Н р k 1 Н 0
2
Dш
2
dш
'
ш
S
N з
cos ш
и
В з - ширина захвата органа разрушения, м;
V пр
Нр
k1
- расчетная скорость подачи комбайна, м/с;
- расчетная мощность пласта, м;
- коэффициент, учитывающий часть угля,
подлежащего погрузке
Шнековые органы погрузки
Производительность шнека по погрузке
увеличивается в 1,5 - 2,0 раза с применением
зачистных щитков, которые удерживают отбитый
уголь в зоне шнека.
Шнековые органы погрузки
Сила сопротивления погрузке породы для
шнекового органа разрушения, Н
при работе без подпорного щитка Fпогр 100 h об
при работе с подпорным щитком Fпогр 350 hоб
подача за один оборот шнека
h об
100 V пр
n
Шнековые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку шнеком,
определяется из выражения, кВт
Pпогр
F погр D и n
60 1000
Лемехо-отвальные органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
повышенная прочность и долговечность;
не измельчают отбитый уголь;
не поднимают пыли
Недостатки:
значительные тяговые усилия для
перемещения вдоль забоя
Лемехо-отвальные органы погрузки
В настоящее время лемехо-отвальные
погрузочные органы применяются только в
стругах.
Это позволяет совмещать в одной конструкции
функции отделения угля от массива и его
погрузки на забойный конвейер
Лемехо-отвальные органы погрузки
Производительность (т/с) лемехо-отвального органа
по погрузке:
Q гр H р h V с
H р - расчетная мощность пласта, м;
h - толщина снимаемой стругом стружки, м;
V с - скорость перемещения струга вдоль лавы, м/с;
- плотность угля, т/м3.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Результирующая сила погрузки угля стругом, Н
Fп F1 F2 F3 F4 F5
F1 - сила внедрения погрузочной поверхности струга в
F2
F3
F4
F5
штабель угля, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга до уровня высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга выше высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля на конвейер, Н;
- сила сопротивления внутреннему трению в
штабеле угля перед стругом, Н.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку лемехом
струга, кВт
Pпогр
Vп
Fп V п
60 1000
- скорость перемещения струга, м/мин;
Ковшовые органы погрузки
Применяются на буровых проходческих комбайнах с
роторными или планетарными органами
разрушения
Проходческий комплекс Союз – 19
Комбайн проходческий ПК-8МА
Ковшовые органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
высокая надежность и долговечность,
повышенный механический КПД,
отсутствие своего отдельного привода
Недостатки:
существенное снижение производительности
при погрузке влажной горной массы (склонной к
налипанию);
частота вращения ковшей ограничена
возможностью их разгрузки в верхнем
положении
Ковшовые органы погрузки
Производительность (м3/с) ковшового органа по
погрузке:
Q гр V к i n
V к - емкость ковша, м3;
i - число ковшей;
n - частота вращения ковшей, мин-1;
=0,1-0,15 - коэффициент заполнения ковшей
Ковшовые органы погрузки
Критическая частота вращения ротора с учетом сил
трения породы о стенки ковша, мин-1
n кр
30
g 1 f
R
g - ускорение свободного падения, м/с2;
R - радиус луча, на котором крепится ковш, м;
f = 0,3-0,4 - коэффициент трения породы о стенки ковша
Ковшовые органы погрузки
Окружное усилие на ковше при зачерпывании
горной массы из штабеля, Н
P
k V к
k -удельное сопротивление породы зачерпыванию
(0,1...0,2 МПа);
- длина пути зачерпывания, м;
V к - ёмкость ковша, м3
Ковшовые органы погрузки
Мощность, расходуемая на зачерпывание горной
массы, кВт
Nз
P in
60000
Ковшовые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на подъем горной массы
породы на высоту разгрузки
(диаметр проходимой выработки), кВт
Np
Vк i n g D
60000
- насыпная плотность породы в ковше, т/м3;
g
- ускорение свободного падения, м/с2;
D - диаметр проходимой выработки, м
Ковшовые органы погрузки
Суммарная мощность привода ковшового грузчика,
кВт
N кг N з N п
V к i n k g D
60000
Погрузочные нагребающие лапы
Применяются на стреловых проходческих
комбайнах и буропогрузочных и погрузочных
машинах
Машина буропогрузочная БПР
Погрузочные нагребающие лапы
Достоинства:
обеспечивают хорошую погрузку крупнокусковой
скальной горной породы;
обеспечивают достаточно высокую
производительность;
имеют относительно простую конструкцию;
имеют удовлетворительную надежность
Погрузочные нагребающие лапы
Технологический цикл погрузки нагребающими
лапами состоит из следующих операций:
- внедрение лапы в штабель породы;
- зачерпывание породы;
- перемещение породы по наклонной плите грузчика
до передаточного конвейера;
- холостое движение лапы
Погрузочные нагребающие лапы
Производительность (м3/с) нагребающей лапы по
погрузке:
Qл Vл z n
V л - объем горной массы, транспортируемый лапой за
один ход качания, м3;
z - число нагребающих лап;
n - частота качания лап, с-1
Погрузочные нагребающие лапы
Объем породы, м3, транспортируемый лапой за
один ход качания
V л 0 ,5 B з d т hгр
B з - ширина передней кромки плиты стола грузчика, м;
d m - расстояние между траекториями движения лап,
hг р
которое ориентировочно равно диаметру ведущих
дисков, м;
- средняя высота слоя нагребаемой породы, которая
принимается равной (1,0...2,0) высоты нагребающей
лапы, м;
Погрузочные нагребающие лапы
Работа (Дж), совершаемая лапой за одно качание,
определяется суммированием работ на отрыв породы от штабеля,
перемещения её по плите стола грузчика и подъёма на высоту разгрузки
на передаточный конвейер
Aл W р k ш G hп f п
W - сопротивление отрыву породы от штабеля, Н;
р - путь, проходимый лапой при отделении породы от
штабеля, м;
k ш = 2 - коэффициент заштыбовки;
G - вес породы, перемещаемый лапой, Н;
h п - высота погрузки на передаточный конвейер, м;
f - коэффициент трения породы по плите грузчика;
- путь, проходимый породой по плите грузчика, м.
п
Погрузочные нагребающие лапы
Сопротивление отрыву породы от штабеля, Н
W в kв
- длина внедряющейся в штабель кромки
лапы,
м;
в
k-вудельное сопротивление внедрения лапы, Н/м.
Погрузочные нагребающие лапы
Вес породы, перемещаемый лапой, Н:
G Vл g
g
- насыпная плотность породы, т/м3;
- ускорение свободного падения, м/с2.
Погрузочные нагребающие лапы
Мощность привода лапы, кВт
Nл
Aл n
- КПД привода лапы
Slide 45
Доцент Кухарь В.Ю.
кафедра горных машин и
инжиниринга, ГВУЗ "НГУ"
Курс
Технология и оборудование
горного производства
Лекция 10
ОРГАНЫ ПОГРУЗКИ ГОРНЫХ КОМБАЙНОВ
Механизированная погрузка отбитой горной
массы производится при выемке пологих и
наклонных (до 35) пластов и проходке
горизонтальных и наклонных выработок.
При выемке крутых пластов и проходке
восстающих выработок транспортирование
отбитой горной массы от органа разрушения
производится самотеком под действием сил
гравитации.
Механическая погрузка отбитой горной массы
представляет собой две технологические
операции:
- зачерпывание разрушенной горной массы
- транспортирование ее к месту погрузки
(на лавовый или штрековый конвейер,
вагонетки или другие транспортные средства).
У современных очистных комбайнов
операции зачерпывания и транспортировки
совмещены и реализованы в конструкции
самого органа разрушения.
Такое совмещение функций в одном органе
упрощает конструкцию, уменьшает габариты
очистного комбайна и обеспечивает его работу
при минимальном обнажении кровли.
У проходческих комбайнов совмещение
операций зачерпывания и транспортировки
практически невозможно.
Зачерпывающая часть у этих комбайнов
осуществляет захват отбитой породы из
штабеля и производит погрузку ее на
передаточный конвейер (скребковый или
ленточный), который располагается вдоль
продольной оси комбайна, является второй
частью погрузочного органа и транспортирует
породу до перегружателя, штрекового
конвейера или вагонетки.
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- обеспечивать максимальную производительность
комбайна в конкретных условиях эксплуатации, то
есть должно обеспечиваться условие
Q гр Q к
Q гр Q к
Q гр (2...3)Q
когда поток поступающей на погрузку
отбитой породы постоянен
(буровые проходческие комбайны)
к
когда возможно внезапное
увеличение объема погружаемой
породы
(стреловые проходческие комбайны)
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- производить погрузку отбитой горной массы без
большого просыпания по всему фронту работы
органа разрушения с эффективной зачисткой почвы;
- не переизмельчать транспортируемую породу;
- обеспечивать дополнительное разрушение
нетранспортабельных кусков;
- иметь минимальную энергоемкость процесса
погрузки;
Требования, предъявляемые к органам погрузки
-не вызывать повышенного пылеобразования;
- обеспечивать возможность самозарубки очистного
комбайна в пласт;
- быть простым по устройству, легким и удобным в
монтаже и демонтаже;
- иметь минимальные габаритные размеры и массу
при высокой эксплуатационной надежности
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по характеру взаимодействия с погружаемой горной
массой
статические, не имеющие
специального привода
активные, имеющие
специальный привод и
конструктивные элементы
для дробления негабаритных
кусков породы и
перемещения разрушенной
горной массы
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с вертикально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с горизонтально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
шнековые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
барабанные
с вертикальной осью вращения
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
лемехо-отвальные
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
ковшовые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
загребающие
лапы
загребающие
звезды
Скребковые органы погрузки
Ранее широко использовались на
широкозахватных очистных комбайнах и первых
серийных отечественных стреловых
проходческих комбайнах
Широкозахватный очистной комбайн
«Донбасс»
Стреловой проходческий комбайн
ПК3М
Скребковые органы погрузки
В настоящее время скребковые органы погрузки
применяются на проходческих комбайнах
Машина поддирочно-погрузочная
МПР
Стреловой проходческий комбайн
КПЛ
Скребковые органы погрузки
Недостатки:
- значительное переизмельчение угля и
пылеобразование;
- низкий механический КПД и интенсивный износ
элементов направляющих ручьев бара и самой
цепи;
- значительные габаритные размеры и масса;
ограниченные возможности по погрузке
крупнокусковой крепкой породы
Шнековые органы погрузки
Совмещают в себе одновременно функцию
разрушения пласта и погрузки разрушенной
массы на забойный конвейер
Узкозахватный очистной комбайн
К-500
Проходческо-очистной комбайн
Урал-10А
Шнековые органы погрузки
Достоинства:
достаточно простая конструкция;
относительно высокий механический КПД;
повышенная прочность и долговечность
Шнековые органы погрузки
Производительность (м3/с) шнекового органа
разрушения по погрузке:
'
n 2
ш
2
D ш d ш S
Qш
N з и
4
cos ш
n - частота вращения шнека, с-1;
наружный диаметр шнека, м;
d ш - диаметр ступицы шнека, м;
'
S - шаг спирали шнека, м;
ш - толщина лопасти шнека, м;
ш - угол подъема лопасти шнека;
N з - число заходов шнека;
и - коэффициент использования сечения шнека на
выходе.
Dш -
Шнековые органы погрузки
Частота вращения шнекового органа разрушения по
условию отсутствия заштыбовки должна быть
больше критической его частоты вращения, с-1:
n кр
4 В з V пр Н р k 1 Н 0
2
Dш
2
dш
'
ш
S
N з
cos ш
и
В з - ширина захвата органа разрушения, м;
V пр
Нр
k1
- расчетная скорость подачи комбайна, м/с;
- расчетная мощность пласта, м;
- коэффициент, учитывающий часть угля,
подлежащего погрузке
Шнековые органы погрузки
Производительность шнека по погрузке
увеличивается в 1,5 - 2,0 раза с применением
зачистных щитков, которые удерживают отбитый
уголь в зоне шнека.
Шнековые органы погрузки
Сила сопротивления погрузке породы для
шнекового органа разрушения, Н
при работе без подпорного щитка Fпогр 100 h об
при работе с подпорным щитком Fпогр 350 hоб
подача за один оборот шнека
h об
100 V пр
n
Шнековые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку шнеком,
определяется из выражения, кВт
Pпогр
F погр D и n
60 1000
Лемехо-отвальные органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
повышенная прочность и долговечность;
не измельчают отбитый уголь;
не поднимают пыли
Недостатки:
значительные тяговые усилия для
перемещения вдоль забоя
Лемехо-отвальные органы погрузки
В настоящее время лемехо-отвальные
погрузочные органы применяются только в
стругах.
Это позволяет совмещать в одной конструкции
функции отделения угля от массива и его
погрузки на забойный конвейер
Лемехо-отвальные органы погрузки
Производительность (т/с) лемехо-отвального органа
по погрузке:
Q гр H р h V с
H р - расчетная мощность пласта, м;
h - толщина снимаемой стругом стружки, м;
V с - скорость перемещения струга вдоль лавы, м/с;
- плотность угля, т/м3.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Результирующая сила погрузки угля стругом, Н
Fп F1 F2 F3 F4 F5
F1 - сила внедрения погрузочной поверхности струга в
F2
F3
F4
F5
штабель угля, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга до уровня высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга выше высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля на конвейер, Н;
- сила сопротивления внутреннему трению в
штабеле угля перед стругом, Н.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку лемехом
струга, кВт
Pпогр
Vп
Fп V п
60 1000
- скорость перемещения струга, м/мин;
Ковшовые органы погрузки
Применяются на буровых проходческих комбайнах с
роторными или планетарными органами
разрушения
Проходческий комплекс Союз – 19
Комбайн проходческий ПК-8МА
Ковшовые органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
высокая надежность и долговечность,
повышенный механический КПД,
отсутствие своего отдельного привода
Недостатки:
существенное снижение производительности
при погрузке влажной горной массы (склонной к
налипанию);
частота вращения ковшей ограничена
возможностью их разгрузки в верхнем
положении
Ковшовые органы погрузки
Производительность (м3/с) ковшового органа по
погрузке:
Q гр V к i n
V к - емкость ковша, м3;
i - число ковшей;
n - частота вращения ковшей, мин-1;
=0,1-0,15 - коэффициент заполнения ковшей
Ковшовые органы погрузки
Критическая частота вращения ротора с учетом сил
трения породы о стенки ковша, мин-1
n кр
30
g 1 f
R
g - ускорение свободного падения, м/с2;
R - радиус луча, на котором крепится ковш, м;
f = 0,3-0,4 - коэффициент трения породы о стенки ковша
Ковшовые органы погрузки
Окружное усилие на ковше при зачерпывании
горной массы из штабеля, Н
P
k V к
k -удельное сопротивление породы зачерпыванию
(0,1...0,2 МПа);
- длина пути зачерпывания, м;
V к - ёмкость ковша, м3
Ковшовые органы погрузки
Мощность, расходуемая на зачерпывание горной
массы, кВт
Nз
P in
60000
Ковшовые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на подъем горной массы
породы на высоту разгрузки
(диаметр проходимой выработки), кВт
Np
Vк i n g D
60000
- насыпная плотность породы в ковше, т/м3;
g
- ускорение свободного падения, м/с2;
D - диаметр проходимой выработки, м
Ковшовые органы погрузки
Суммарная мощность привода ковшового грузчика,
кВт
N кг N з N п
V к i n k g D
60000
Погрузочные нагребающие лапы
Применяются на стреловых проходческих
комбайнах и буропогрузочных и погрузочных
машинах
Машина буропогрузочная БПР
Погрузочные нагребающие лапы
Достоинства:
обеспечивают хорошую погрузку крупнокусковой
скальной горной породы;
обеспечивают достаточно высокую
производительность;
имеют относительно простую конструкцию;
имеют удовлетворительную надежность
Погрузочные нагребающие лапы
Технологический цикл погрузки нагребающими
лапами состоит из следующих операций:
- внедрение лапы в штабель породы;
- зачерпывание породы;
- перемещение породы по наклонной плите грузчика
до передаточного конвейера;
- холостое движение лапы
Погрузочные нагребающие лапы
Производительность (м3/с) нагребающей лапы по
погрузке:
Qл Vл z n
V л - объем горной массы, транспортируемый лапой за
один ход качания, м3;
z - число нагребающих лап;
n - частота качания лап, с-1
Погрузочные нагребающие лапы
Объем породы, м3, транспортируемый лапой за
один ход качания
V л 0 ,5 B з d т hгр
B з - ширина передней кромки плиты стола грузчика, м;
d m - расстояние между траекториями движения лап,
hг р
которое ориентировочно равно диаметру ведущих
дисков, м;
- средняя высота слоя нагребаемой породы, которая
принимается равной (1,0...2,0) высоты нагребающей
лапы, м;
Погрузочные нагребающие лапы
Работа (Дж), совершаемая лапой за одно качание,
определяется суммированием работ на отрыв породы от штабеля,
перемещения её по плите стола грузчика и подъёма на высоту разгрузки
на передаточный конвейер
Aл W р k ш G hп f п
W - сопротивление отрыву породы от штабеля, Н;
р - путь, проходимый лапой при отделении породы от
штабеля, м;
k ш = 2 - коэффициент заштыбовки;
G - вес породы, перемещаемый лапой, Н;
h п - высота погрузки на передаточный конвейер, м;
f - коэффициент трения породы по плите грузчика;
- путь, проходимый породой по плите грузчика, м.
п
Погрузочные нагребающие лапы
Сопротивление отрыву породы от штабеля, Н
W в kв
- длина внедряющейся в штабель кромки
лапы,
м;
в
k-вудельное сопротивление внедрения лапы, Н/м.
Погрузочные нагребающие лапы
Вес породы, перемещаемый лапой, Н:
G Vл g
g
- насыпная плотность породы, т/м3;
- ускорение свободного падения, м/с2.
Погрузочные нагребающие лапы
Мощность привода лапы, кВт
Nл
Aл n
- КПД привода лапы
Slide 46
Доцент Кухарь В.Ю.
кафедра горных машин и
инжиниринга, ГВУЗ "НГУ"
Курс
Технология и оборудование
горного производства
Лекция 10
ОРГАНЫ ПОГРУЗКИ ГОРНЫХ КОМБАЙНОВ
Механизированная погрузка отбитой горной
массы производится при выемке пологих и
наклонных (до 35) пластов и проходке
горизонтальных и наклонных выработок.
При выемке крутых пластов и проходке
восстающих выработок транспортирование
отбитой горной массы от органа разрушения
производится самотеком под действием сил
гравитации.
Механическая погрузка отбитой горной массы
представляет собой две технологические
операции:
- зачерпывание разрушенной горной массы
- транспортирование ее к месту погрузки
(на лавовый или штрековый конвейер,
вагонетки или другие транспортные средства).
У современных очистных комбайнов
операции зачерпывания и транспортировки
совмещены и реализованы в конструкции
самого органа разрушения.
Такое совмещение функций в одном органе
упрощает конструкцию, уменьшает габариты
очистного комбайна и обеспечивает его работу
при минимальном обнажении кровли.
У проходческих комбайнов совмещение
операций зачерпывания и транспортировки
практически невозможно.
Зачерпывающая часть у этих комбайнов
осуществляет захват отбитой породы из
штабеля и производит погрузку ее на
передаточный конвейер (скребковый или
ленточный), который располагается вдоль
продольной оси комбайна, является второй
частью погрузочного органа и транспортирует
породу до перегружателя, штрекового
конвейера или вагонетки.
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- обеспечивать максимальную производительность
комбайна в конкретных условиях эксплуатации, то
есть должно обеспечиваться условие
Q гр Q к
Q гр Q к
Q гр (2...3)Q
когда поток поступающей на погрузку
отбитой породы постоянен
(буровые проходческие комбайны)
к
когда возможно внезапное
увеличение объема погружаемой
породы
(стреловые проходческие комбайны)
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- производить погрузку отбитой горной массы без
большого просыпания по всему фронту работы
органа разрушения с эффективной зачисткой почвы;
- не переизмельчать транспортируемую породу;
- обеспечивать дополнительное разрушение
нетранспортабельных кусков;
- иметь минимальную энергоемкость процесса
погрузки;
Требования, предъявляемые к органам погрузки
-не вызывать повышенного пылеобразования;
- обеспечивать возможность самозарубки очистного
комбайна в пласт;
- быть простым по устройству, легким и удобным в
монтаже и демонтаже;
- иметь минимальные габаритные размеры и массу
при высокой эксплуатационной надежности
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по характеру взаимодействия с погружаемой горной
массой
статические, не имеющие
специального привода
активные, имеющие
специальный привод и
конструктивные элементы
для дробления негабаритных
кусков породы и
перемещения разрушенной
горной массы
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с вертикально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с горизонтально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
шнековые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
барабанные
с вертикальной осью вращения
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
лемехо-отвальные
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
ковшовые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
загребающие
лапы
загребающие
звезды
Скребковые органы погрузки
Ранее широко использовались на
широкозахватных очистных комбайнах и первых
серийных отечественных стреловых
проходческих комбайнах
Широкозахватный очистной комбайн
«Донбасс»
Стреловой проходческий комбайн
ПК3М
Скребковые органы погрузки
В настоящее время скребковые органы погрузки
применяются на проходческих комбайнах
Машина поддирочно-погрузочная
МПР
Стреловой проходческий комбайн
КПЛ
Скребковые органы погрузки
Недостатки:
- значительное переизмельчение угля и
пылеобразование;
- низкий механический КПД и интенсивный износ
элементов направляющих ручьев бара и самой
цепи;
- значительные габаритные размеры и масса;
ограниченные возможности по погрузке
крупнокусковой крепкой породы
Шнековые органы погрузки
Совмещают в себе одновременно функцию
разрушения пласта и погрузки разрушенной
массы на забойный конвейер
Узкозахватный очистной комбайн
К-500
Проходческо-очистной комбайн
Урал-10А
Шнековые органы погрузки
Достоинства:
достаточно простая конструкция;
относительно высокий механический КПД;
повышенная прочность и долговечность
Шнековые органы погрузки
Производительность (м3/с) шнекового органа
разрушения по погрузке:
'
n 2
ш
2
D ш d ш S
Qш
N з и
4
cos ш
n - частота вращения шнека, с-1;
наружный диаметр шнека, м;
d ш - диаметр ступицы шнека, м;
'
S - шаг спирали шнека, м;
ш - толщина лопасти шнека, м;
ш - угол подъема лопасти шнека;
N з - число заходов шнека;
и - коэффициент использования сечения шнека на
выходе.
Dш -
Шнековые органы погрузки
Частота вращения шнекового органа разрушения по
условию отсутствия заштыбовки должна быть
больше критической его частоты вращения, с-1:
n кр
4 В з V пр Н р k 1 Н 0
2
Dш
2
dш
'
ш
S
N з
cos ш
и
В з - ширина захвата органа разрушения, м;
V пр
Нр
k1
- расчетная скорость подачи комбайна, м/с;
- расчетная мощность пласта, м;
- коэффициент, учитывающий часть угля,
подлежащего погрузке
Шнековые органы погрузки
Производительность шнека по погрузке
увеличивается в 1,5 - 2,0 раза с применением
зачистных щитков, которые удерживают отбитый
уголь в зоне шнека.
Шнековые органы погрузки
Сила сопротивления погрузке породы для
шнекового органа разрушения, Н
при работе без подпорного щитка Fпогр 100 h об
при работе с подпорным щитком Fпогр 350 hоб
подача за один оборот шнека
h об
100 V пр
n
Шнековые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку шнеком,
определяется из выражения, кВт
Pпогр
F погр D и n
60 1000
Лемехо-отвальные органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
повышенная прочность и долговечность;
не измельчают отбитый уголь;
не поднимают пыли
Недостатки:
значительные тяговые усилия для
перемещения вдоль забоя
Лемехо-отвальные органы погрузки
В настоящее время лемехо-отвальные
погрузочные органы применяются только в
стругах.
Это позволяет совмещать в одной конструкции
функции отделения угля от массива и его
погрузки на забойный конвейер
Лемехо-отвальные органы погрузки
Производительность (т/с) лемехо-отвального органа
по погрузке:
Q гр H р h V с
H р - расчетная мощность пласта, м;
h - толщина снимаемой стругом стружки, м;
V с - скорость перемещения струга вдоль лавы, м/с;
- плотность угля, т/м3.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Результирующая сила погрузки угля стругом, Н
Fп F1 F2 F3 F4 F5
F1 - сила внедрения погрузочной поверхности струга в
F2
F3
F4
F5
штабель угля, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга до уровня высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга выше высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля на конвейер, Н;
- сила сопротивления внутреннему трению в
штабеле угля перед стругом, Н.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку лемехом
струга, кВт
Pпогр
Vп
Fп V п
60 1000
- скорость перемещения струга, м/мин;
Ковшовые органы погрузки
Применяются на буровых проходческих комбайнах с
роторными или планетарными органами
разрушения
Проходческий комплекс Союз – 19
Комбайн проходческий ПК-8МА
Ковшовые органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
высокая надежность и долговечность,
повышенный механический КПД,
отсутствие своего отдельного привода
Недостатки:
существенное снижение производительности
при погрузке влажной горной массы (склонной к
налипанию);
частота вращения ковшей ограничена
возможностью их разгрузки в верхнем
положении
Ковшовые органы погрузки
Производительность (м3/с) ковшового органа по
погрузке:
Q гр V к i n
V к - емкость ковша, м3;
i - число ковшей;
n - частота вращения ковшей, мин-1;
=0,1-0,15 - коэффициент заполнения ковшей
Ковшовые органы погрузки
Критическая частота вращения ротора с учетом сил
трения породы о стенки ковша, мин-1
n кр
30
g 1 f
R
g - ускорение свободного падения, м/с2;
R - радиус луча, на котором крепится ковш, м;
f = 0,3-0,4 - коэффициент трения породы о стенки ковша
Ковшовые органы погрузки
Окружное усилие на ковше при зачерпывании
горной массы из штабеля, Н
P
k V к
k -удельное сопротивление породы зачерпыванию
(0,1...0,2 МПа);
- длина пути зачерпывания, м;
V к - ёмкость ковша, м3
Ковшовые органы погрузки
Мощность, расходуемая на зачерпывание горной
массы, кВт
Nз
P in
60000
Ковшовые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на подъем горной массы
породы на высоту разгрузки
(диаметр проходимой выработки), кВт
Np
Vк i n g D
60000
- насыпная плотность породы в ковше, т/м3;
g
- ускорение свободного падения, м/с2;
D - диаметр проходимой выработки, м
Ковшовые органы погрузки
Суммарная мощность привода ковшового грузчика,
кВт
N кг N з N п
V к i n k g D
60000
Погрузочные нагребающие лапы
Применяются на стреловых проходческих
комбайнах и буропогрузочных и погрузочных
машинах
Машина буропогрузочная БПР
Погрузочные нагребающие лапы
Достоинства:
обеспечивают хорошую погрузку крупнокусковой
скальной горной породы;
обеспечивают достаточно высокую
производительность;
имеют относительно простую конструкцию;
имеют удовлетворительную надежность
Погрузочные нагребающие лапы
Технологический цикл погрузки нагребающими
лапами состоит из следующих операций:
- внедрение лапы в штабель породы;
- зачерпывание породы;
- перемещение породы по наклонной плите грузчика
до передаточного конвейера;
- холостое движение лапы
Погрузочные нагребающие лапы
Производительность (м3/с) нагребающей лапы по
погрузке:
Qл Vл z n
V л - объем горной массы, транспортируемый лапой за
один ход качания, м3;
z - число нагребающих лап;
n - частота качания лап, с-1
Погрузочные нагребающие лапы
Объем породы, м3, транспортируемый лапой за
один ход качания
V л 0 ,5 B з d т hгр
B з - ширина передней кромки плиты стола грузчика, м;
d m - расстояние между траекториями движения лап,
hг р
которое ориентировочно равно диаметру ведущих
дисков, м;
- средняя высота слоя нагребаемой породы, которая
принимается равной (1,0...2,0) высоты нагребающей
лапы, м;
Погрузочные нагребающие лапы
Работа (Дж), совершаемая лапой за одно качание,
определяется суммированием работ на отрыв породы от штабеля,
перемещения её по плите стола грузчика и подъёма на высоту разгрузки
на передаточный конвейер
Aл W р k ш G hп f п
W - сопротивление отрыву породы от штабеля, Н;
р - путь, проходимый лапой при отделении породы от
штабеля, м;
k ш = 2 - коэффициент заштыбовки;
G - вес породы, перемещаемый лапой, Н;
h п - высота погрузки на передаточный конвейер, м;
f - коэффициент трения породы по плите грузчика;
- путь, проходимый породой по плите грузчика, м.
п
Погрузочные нагребающие лапы
Сопротивление отрыву породы от штабеля, Н
W в kв
- длина внедряющейся в штабель кромки
лапы,
м;
в
k-вудельное сопротивление внедрения лапы, Н/м.
Погрузочные нагребающие лапы
Вес породы, перемещаемый лапой, Н:
G Vл g
g
- насыпная плотность породы, т/м3;
- ускорение свободного падения, м/с2.
Погрузочные нагребающие лапы
Мощность привода лапы, кВт
Nл
Aл n
- КПД привода лапы
Slide 47
Доцент Кухарь В.Ю.
кафедра горных машин и
инжиниринга, ГВУЗ "НГУ"
Курс
Технология и оборудование
горного производства
Лекция 10
ОРГАНЫ ПОГРУЗКИ ГОРНЫХ КОМБАЙНОВ
Механизированная погрузка отбитой горной
массы производится при выемке пологих и
наклонных (до 35) пластов и проходке
горизонтальных и наклонных выработок.
При выемке крутых пластов и проходке
восстающих выработок транспортирование
отбитой горной массы от органа разрушения
производится самотеком под действием сил
гравитации.
Механическая погрузка отбитой горной массы
представляет собой две технологические
операции:
- зачерпывание разрушенной горной массы
- транспортирование ее к месту погрузки
(на лавовый или штрековый конвейер,
вагонетки или другие транспортные средства).
У современных очистных комбайнов
операции зачерпывания и транспортировки
совмещены и реализованы в конструкции
самого органа разрушения.
Такое совмещение функций в одном органе
упрощает конструкцию, уменьшает габариты
очистного комбайна и обеспечивает его работу
при минимальном обнажении кровли.
У проходческих комбайнов совмещение
операций зачерпывания и транспортировки
практически невозможно.
Зачерпывающая часть у этих комбайнов
осуществляет захват отбитой породы из
штабеля и производит погрузку ее на
передаточный конвейер (скребковый или
ленточный), который располагается вдоль
продольной оси комбайна, является второй
частью погрузочного органа и транспортирует
породу до перегружателя, штрекового
конвейера или вагонетки.
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- обеспечивать максимальную производительность
комбайна в конкретных условиях эксплуатации, то
есть должно обеспечиваться условие
Q гр Q к
Q гр Q к
Q гр (2...3)Q
когда поток поступающей на погрузку
отбитой породы постоянен
(буровые проходческие комбайны)
к
когда возможно внезапное
увеличение объема погружаемой
породы
(стреловые проходческие комбайны)
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- производить погрузку отбитой горной массы без
большого просыпания по всему фронту работы
органа разрушения с эффективной зачисткой почвы;
- не переизмельчать транспортируемую породу;
- обеспечивать дополнительное разрушение
нетранспортабельных кусков;
- иметь минимальную энергоемкость процесса
погрузки;
Требования, предъявляемые к органам погрузки
-не вызывать повышенного пылеобразования;
- обеспечивать возможность самозарубки очистного
комбайна в пласт;
- быть простым по устройству, легким и удобным в
монтаже и демонтаже;
- иметь минимальные габаритные размеры и массу
при высокой эксплуатационной надежности
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по характеру взаимодействия с погружаемой горной
массой
статические, не имеющие
специального привода
активные, имеющие
специальный привод и
конструктивные элементы
для дробления негабаритных
кусков породы и
перемещения разрушенной
горной массы
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с вертикально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с горизонтально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
шнековые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
барабанные
с вертикальной осью вращения
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
лемехо-отвальные
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
ковшовые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
загребающие
лапы
загребающие
звезды
Скребковые органы погрузки
Ранее широко использовались на
широкозахватных очистных комбайнах и первых
серийных отечественных стреловых
проходческих комбайнах
Широкозахватный очистной комбайн
«Донбасс»
Стреловой проходческий комбайн
ПК3М
Скребковые органы погрузки
В настоящее время скребковые органы погрузки
применяются на проходческих комбайнах
Машина поддирочно-погрузочная
МПР
Стреловой проходческий комбайн
КПЛ
Скребковые органы погрузки
Недостатки:
- значительное переизмельчение угля и
пылеобразование;
- низкий механический КПД и интенсивный износ
элементов направляющих ручьев бара и самой
цепи;
- значительные габаритные размеры и масса;
ограниченные возможности по погрузке
крупнокусковой крепкой породы
Шнековые органы погрузки
Совмещают в себе одновременно функцию
разрушения пласта и погрузки разрушенной
массы на забойный конвейер
Узкозахватный очистной комбайн
К-500
Проходческо-очистной комбайн
Урал-10А
Шнековые органы погрузки
Достоинства:
достаточно простая конструкция;
относительно высокий механический КПД;
повышенная прочность и долговечность
Шнековые органы погрузки
Производительность (м3/с) шнекового органа
разрушения по погрузке:
'
n 2
ш
2
D ш d ш S
Qш
N з и
4
cos ш
n - частота вращения шнека, с-1;
наружный диаметр шнека, м;
d ш - диаметр ступицы шнека, м;
'
S - шаг спирали шнека, м;
ш - толщина лопасти шнека, м;
ш - угол подъема лопасти шнека;
N з - число заходов шнека;
и - коэффициент использования сечения шнека на
выходе.
Dш -
Шнековые органы погрузки
Частота вращения шнекового органа разрушения по
условию отсутствия заштыбовки должна быть
больше критической его частоты вращения, с-1:
n кр
4 В з V пр Н р k 1 Н 0
2
Dш
2
dш
'
ш
S
N з
cos ш
и
В з - ширина захвата органа разрушения, м;
V пр
Нр
k1
- расчетная скорость подачи комбайна, м/с;
- расчетная мощность пласта, м;
- коэффициент, учитывающий часть угля,
подлежащего погрузке
Шнековые органы погрузки
Производительность шнека по погрузке
увеличивается в 1,5 - 2,0 раза с применением
зачистных щитков, которые удерживают отбитый
уголь в зоне шнека.
Шнековые органы погрузки
Сила сопротивления погрузке породы для
шнекового органа разрушения, Н
при работе без подпорного щитка Fпогр 100 h об
при работе с подпорным щитком Fпогр 350 hоб
подача за один оборот шнека
h об
100 V пр
n
Шнековые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку шнеком,
определяется из выражения, кВт
Pпогр
F погр D и n
60 1000
Лемехо-отвальные органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
повышенная прочность и долговечность;
не измельчают отбитый уголь;
не поднимают пыли
Недостатки:
значительные тяговые усилия для
перемещения вдоль забоя
Лемехо-отвальные органы погрузки
В настоящее время лемехо-отвальные
погрузочные органы применяются только в
стругах.
Это позволяет совмещать в одной конструкции
функции отделения угля от массива и его
погрузки на забойный конвейер
Лемехо-отвальные органы погрузки
Производительность (т/с) лемехо-отвального органа
по погрузке:
Q гр H р h V с
H р - расчетная мощность пласта, м;
h - толщина снимаемой стругом стружки, м;
V с - скорость перемещения струга вдоль лавы, м/с;
- плотность угля, т/м3.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Результирующая сила погрузки угля стругом, Н
Fп F1 F2 F3 F4 F5
F1 - сила внедрения погрузочной поверхности струга в
F2
F3
F4
F5
штабель угля, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга до уровня высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга выше высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля на конвейер, Н;
- сила сопротивления внутреннему трению в
штабеле угля перед стругом, Н.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку лемехом
струга, кВт
Pпогр
Vп
Fп V п
60 1000
- скорость перемещения струга, м/мин;
Ковшовые органы погрузки
Применяются на буровых проходческих комбайнах с
роторными или планетарными органами
разрушения
Проходческий комплекс Союз – 19
Комбайн проходческий ПК-8МА
Ковшовые органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
высокая надежность и долговечность,
повышенный механический КПД,
отсутствие своего отдельного привода
Недостатки:
существенное снижение производительности
при погрузке влажной горной массы (склонной к
налипанию);
частота вращения ковшей ограничена
возможностью их разгрузки в верхнем
положении
Ковшовые органы погрузки
Производительность (м3/с) ковшового органа по
погрузке:
Q гр V к i n
V к - емкость ковша, м3;
i - число ковшей;
n - частота вращения ковшей, мин-1;
=0,1-0,15 - коэффициент заполнения ковшей
Ковшовые органы погрузки
Критическая частота вращения ротора с учетом сил
трения породы о стенки ковша, мин-1
n кр
30
g 1 f
R
g - ускорение свободного падения, м/с2;
R - радиус луча, на котором крепится ковш, м;
f = 0,3-0,4 - коэффициент трения породы о стенки ковша
Ковшовые органы погрузки
Окружное усилие на ковше при зачерпывании
горной массы из штабеля, Н
P
k V к
k -удельное сопротивление породы зачерпыванию
(0,1...0,2 МПа);
- длина пути зачерпывания, м;
V к - ёмкость ковша, м3
Ковшовые органы погрузки
Мощность, расходуемая на зачерпывание горной
массы, кВт
Nз
P in
60000
Ковшовые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на подъем горной массы
породы на высоту разгрузки
(диаметр проходимой выработки), кВт
Np
Vк i n g D
60000
- насыпная плотность породы в ковше, т/м3;
g
- ускорение свободного падения, м/с2;
D - диаметр проходимой выработки, м
Ковшовые органы погрузки
Суммарная мощность привода ковшового грузчика,
кВт
N кг N з N п
V к i n k g D
60000
Погрузочные нагребающие лапы
Применяются на стреловых проходческих
комбайнах и буропогрузочных и погрузочных
машинах
Машина буропогрузочная БПР
Погрузочные нагребающие лапы
Достоинства:
обеспечивают хорошую погрузку крупнокусковой
скальной горной породы;
обеспечивают достаточно высокую
производительность;
имеют относительно простую конструкцию;
имеют удовлетворительную надежность
Погрузочные нагребающие лапы
Технологический цикл погрузки нагребающими
лапами состоит из следующих операций:
- внедрение лапы в штабель породы;
- зачерпывание породы;
- перемещение породы по наклонной плите грузчика
до передаточного конвейера;
- холостое движение лапы
Погрузочные нагребающие лапы
Производительность (м3/с) нагребающей лапы по
погрузке:
Qл Vл z n
V л - объем горной массы, транспортируемый лапой за
один ход качания, м3;
z - число нагребающих лап;
n - частота качания лап, с-1
Погрузочные нагребающие лапы
Объем породы, м3, транспортируемый лапой за
один ход качания
V л 0 ,5 B з d т hгр
B з - ширина передней кромки плиты стола грузчика, м;
d m - расстояние между траекториями движения лап,
hг р
которое ориентировочно равно диаметру ведущих
дисков, м;
- средняя высота слоя нагребаемой породы, которая
принимается равной (1,0...2,0) высоты нагребающей
лапы, м;
Погрузочные нагребающие лапы
Работа (Дж), совершаемая лапой за одно качание,
определяется суммированием работ на отрыв породы от штабеля,
перемещения её по плите стола грузчика и подъёма на высоту разгрузки
на передаточный конвейер
Aл W р k ш G hп f п
W - сопротивление отрыву породы от штабеля, Н;
р - путь, проходимый лапой при отделении породы от
штабеля, м;
k ш = 2 - коэффициент заштыбовки;
G - вес породы, перемещаемый лапой, Н;
h п - высота погрузки на передаточный конвейер, м;
f - коэффициент трения породы по плите грузчика;
- путь, проходимый породой по плите грузчика, м.
п
Погрузочные нагребающие лапы
Сопротивление отрыву породы от штабеля, Н
W в kв
- длина внедряющейся в штабель кромки
лапы,
м;
в
k-вудельное сопротивление внедрения лапы, Н/м.
Погрузочные нагребающие лапы
Вес породы, перемещаемый лапой, Н:
G Vл g
g
- насыпная плотность породы, т/м3;
- ускорение свободного падения, м/с2.
Погрузочные нагребающие лапы
Мощность привода лапы, кВт
Nл
Aл n
- КПД привода лапы
Slide 48
Доцент Кухарь В.Ю.
кафедра горных машин и
инжиниринга, ГВУЗ "НГУ"
Курс
Технология и оборудование
горного производства
Лекция 10
ОРГАНЫ ПОГРУЗКИ ГОРНЫХ КОМБАЙНОВ
Механизированная погрузка отбитой горной
массы производится при выемке пологих и
наклонных (до 35) пластов и проходке
горизонтальных и наклонных выработок.
При выемке крутых пластов и проходке
восстающих выработок транспортирование
отбитой горной массы от органа разрушения
производится самотеком под действием сил
гравитации.
Механическая погрузка отбитой горной массы
представляет собой две технологические
операции:
- зачерпывание разрушенной горной массы
- транспортирование ее к месту погрузки
(на лавовый или штрековый конвейер,
вагонетки или другие транспортные средства).
У современных очистных комбайнов
операции зачерпывания и транспортировки
совмещены и реализованы в конструкции
самого органа разрушения.
Такое совмещение функций в одном органе
упрощает конструкцию, уменьшает габариты
очистного комбайна и обеспечивает его работу
при минимальном обнажении кровли.
У проходческих комбайнов совмещение
операций зачерпывания и транспортировки
практически невозможно.
Зачерпывающая часть у этих комбайнов
осуществляет захват отбитой породы из
штабеля и производит погрузку ее на
передаточный конвейер (скребковый или
ленточный), который располагается вдоль
продольной оси комбайна, является второй
частью погрузочного органа и транспортирует
породу до перегружателя, штрекового
конвейера или вагонетки.
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- обеспечивать максимальную производительность
комбайна в конкретных условиях эксплуатации, то
есть должно обеспечиваться условие
Q гр Q к
Q гр Q к
Q гр (2...3)Q
когда поток поступающей на погрузку
отбитой породы постоянен
(буровые проходческие комбайны)
к
когда возможно внезапное
увеличение объема погружаемой
породы
(стреловые проходческие комбайны)
Требования, предъявляемые к органам погрузки
- производить погрузку отбитой горной массы без
большого просыпания по всему фронту работы
органа разрушения с эффективной зачисткой почвы;
- не переизмельчать транспортируемую породу;
- обеспечивать дополнительное разрушение
нетранспортабельных кусков;
- иметь минимальную энергоемкость процесса
погрузки;
Требования, предъявляемые к органам погрузки
-не вызывать повышенного пылеобразования;
- обеспечивать возможность самозарубки очистного
комбайна в пласт;
- быть простым по устройству, легким и удобным в
монтаже и демонтаже;
- иметь минимальные габаритные размеры и массу
при высокой эксплуатационной надежности
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по характеру взаимодействия с погружаемой горной
массой
статические, не имеющие
специального привода
активные, имеющие
специальный привод и
конструктивные элементы
для дробления негабаритных
кусков породы и
перемещения разрушенной
горной массы
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с вертикально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
скребковые
с горизонтально замкнутой цепью
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
шнековые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
барабанные
с вертикальной осью вращения
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
лемехо-отвальные
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
ковшовые
Классификация погрузочных органов горных
комбайнов
по конструктивному исполнению:
загребающие
лапы
загребающие
звезды
Скребковые органы погрузки
Ранее широко использовались на
широкозахватных очистных комбайнах и первых
серийных отечественных стреловых
проходческих комбайнах
Широкозахватный очистной комбайн
«Донбасс»
Стреловой проходческий комбайн
ПК3М
Скребковые органы погрузки
В настоящее время скребковые органы погрузки
применяются на проходческих комбайнах
Машина поддирочно-погрузочная
МПР
Стреловой проходческий комбайн
КПЛ
Скребковые органы погрузки
Недостатки:
- значительное переизмельчение угля и
пылеобразование;
- низкий механический КПД и интенсивный износ
элементов направляющих ручьев бара и самой
цепи;
- значительные габаритные размеры и масса;
ограниченные возможности по погрузке
крупнокусковой крепкой породы
Шнековые органы погрузки
Совмещают в себе одновременно функцию
разрушения пласта и погрузки разрушенной
массы на забойный конвейер
Узкозахватный очистной комбайн
К-500
Проходческо-очистной комбайн
Урал-10А
Шнековые органы погрузки
Достоинства:
достаточно простая конструкция;
относительно высокий механический КПД;
повышенная прочность и долговечность
Шнековые органы погрузки
Производительность (м3/с) шнекового органа
разрушения по погрузке:
'
n 2
ш
2
D ш d ш S
Qш
N з и
4
cos ш
n - частота вращения шнека, с-1;
наружный диаметр шнека, м;
d ш - диаметр ступицы шнека, м;
'
S - шаг спирали шнека, м;
ш - толщина лопасти шнека, м;
ш - угол подъема лопасти шнека;
N з - число заходов шнека;
и - коэффициент использования сечения шнека на
выходе.
Dш -
Шнековые органы погрузки
Частота вращения шнекового органа разрушения по
условию отсутствия заштыбовки должна быть
больше критической его частоты вращения, с-1:
n кр
4 В з V пр Н р k 1 Н 0
2
Dш
2
dш
'
ш
S
N з
cos ш
и
В з - ширина захвата органа разрушения, м;
V пр
Нр
k1
- расчетная скорость подачи комбайна, м/с;
- расчетная мощность пласта, м;
- коэффициент, учитывающий часть угля,
подлежащего погрузке
Шнековые органы погрузки
Производительность шнека по погрузке
увеличивается в 1,5 - 2,0 раза с применением
зачистных щитков, которые удерживают отбитый
уголь в зоне шнека.
Шнековые органы погрузки
Сила сопротивления погрузке породы для
шнекового органа разрушения, Н
при работе без подпорного щитка Fпогр 100 h об
при работе с подпорным щитком Fпогр 350 hоб
подача за один оборот шнека
h об
100 V пр
n
Шнековые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку шнеком,
определяется из выражения, кВт
Pпогр
F погр D и n
60 1000
Лемехо-отвальные органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
повышенная прочность и долговечность;
не измельчают отбитый уголь;
не поднимают пыли
Недостатки:
значительные тяговые усилия для
перемещения вдоль забоя
Лемехо-отвальные органы погрузки
В настоящее время лемехо-отвальные
погрузочные органы применяются только в
стругах.
Это позволяет совмещать в одной конструкции
функции отделения угля от массива и его
погрузки на забойный конвейер
Лемехо-отвальные органы погрузки
Производительность (т/с) лемехо-отвального органа
по погрузке:
Q гр H р h V с
H р - расчетная мощность пласта, м;
h - толщина снимаемой стругом стружки, м;
V с - скорость перемещения струга вдоль лавы, м/с;
- плотность угля, т/м3.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Результирующая сила погрузки угля стругом, Н
Fп F1 F2 F3 F4 F5
F1 - сила внедрения погрузочной поверхности струга в
F2
F3
F4
F5
штабель угля, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга до уровня высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля по погрузочной
поверхности струга выше высоты погрузки, Н;
- усилие перемещения угля на конвейер, Н;
- сила сопротивления внутреннему трению в
штабеле угля перед стругом, Н.
Лемехо-отвальные органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на погрузку лемехом
струга, кВт
Pпогр
Vп
Fп V п
60 1000
- скорость перемещения струга, м/мин;
Ковшовые органы погрузки
Применяются на буровых проходческих комбайнах с
роторными или планетарными органами
разрушения
Проходческий комплекс Союз – 19
Комбайн проходческий ПК-8МА
Ковшовые органы погрузки
Достоинства:
простая конструкция;
высокая надежность и долговечность,
повышенный механический КПД,
отсутствие своего отдельного привода
Недостатки:
существенное снижение производительности
при погрузке влажной горной массы (склонной к
налипанию);
частота вращения ковшей ограничена
возможностью их разгрузки в верхнем
положении
Ковшовые органы погрузки
Производительность (м3/с) ковшового органа по
погрузке:
Q гр V к i n
V к - емкость ковша, м3;
i - число ковшей;
n - частота вращения ковшей, мин-1;
=0,1-0,15 - коэффициент заполнения ковшей
Ковшовые органы погрузки
Критическая частота вращения ротора с учетом сил
трения породы о стенки ковша, мин-1
n кр
30
g 1 f
R
g - ускорение свободного падения, м/с2;
R - радиус луча, на котором крепится ковш, м;
f = 0,3-0,4 - коэффициент трения породы о стенки ковша
Ковшовые органы погрузки
Окружное усилие на ковше при зачерпывании
горной массы из штабеля, Н
P
k V к
k -удельное сопротивление породы зачерпыванию
(0,1...0,2 МПа);
- длина пути зачерпывания, м;
V к - ёмкость ковша, м3
Ковшовые органы погрузки
Мощность, расходуемая на зачерпывание горной
массы, кВт
Nз
P in
60000
Ковшовые органы погрузки
Мощность, затрачиваемая на подъем горной массы
породы на высоту разгрузки
(диаметр проходимой выработки), кВт
Np
Vк i n g D
60000
- насыпная плотность породы в ковше, т/м3;
g
- ускорение свободного падения, м/с2;
D - диаметр проходимой выработки, м
Ковшовые органы погрузки
Суммарная мощность привода ковшового грузчика,
кВт
N кг N з N п
V к i n k g D
60000
Погрузочные нагребающие лапы
Применяются на стреловых проходческих
комбайнах и буропогрузочных и погрузочных
машинах
Машина буропогрузочная БПР
Погрузочные нагребающие лапы
Достоинства:
обеспечивают хорошую погрузку крупнокусковой
скальной горной породы;
обеспечивают достаточно высокую
производительность;
имеют относительно простую конструкцию;
имеют удовлетворительную надежность
Погрузочные нагребающие лапы
Технологический цикл погрузки нагребающими
лапами состоит из следующих операций:
- внедрение лапы в штабель породы;
- зачерпывание породы;
- перемещение породы по наклонной плите грузчика
до передаточного конвейера;
- холостое движение лапы
Погрузочные нагребающие лапы
Производительность (м3/с) нагребающей лапы по
погрузке:
Qл Vл z n
V л - объем горной массы, транспортируемый лапой за
один ход качания, м3;
z - число нагребающих лап;
n - частота качания лап, с-1
Погрузочные нагребающие лапы
Объем породы, м3, транспортируемый лапой за
один ход качания
V л 0 ,5 B з d т hгр
B з - ширина передней кромки плиты стола грузчика, м;
d m - расстояние между траекториями движения лап,
hг р
которое ориентировочно равно диаметру ведущих
дисков, м;
- средняя высота слоя нагребаемой породы, которая
принимается равной (1,0...2,0) высоты нагребающей
лапы, м;
Погрузочные нагребающие лапы
Работа (Дж), совершаемая лапой за одно качание,
определяется суммированием работ на отрыв породы от штабеля,
перемещения её по плите стола грузчика и подъёма на высоту разгрузки
на передаточный конвейер
Aл W р k ш G hп f п
W - сопротивление отрыву породы от штабеля, Н;
р - путь, проходимый лапой при отделении породы от
штабеля, м;
k ш = 2 - коэффициент заштыбовки;
G - вес породы, перемещаемый лапой, Н;
h п - высота погрузки на передаточный конвейер, м;
f - коэффициент трения породы по плите грузчика;
- путь, проходимый породой по плите грузчика, м.
п
Погрузочные нагребающие лапы
Сопротивление отрыву породы от штабеля, Н
W в kв
- длина внедряющейся в штабель кромки
лапы,
м;
в
k-вудельное сопротивление внедрения лапы, Н/м.
Погрузочные нагребающие лапы
Вес породы, перемещаемый лапой, Н:
G Vл g
g
- насыпная плотность породы, т/м3;
- ускорение свободного падения, м/с2.
Погрузочные нагребающие лапы
Мощность привода лапы, кВт
Nл
Aл n
- КПД привода лапы