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 Report

Transcript 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




2




 '

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  in
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




2




 '

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  in
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




2




 '

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  in
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




2




 '

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  in
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




2




 '

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  in
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




2




 '

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  in
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




2




 '

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  in
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




2




 '

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  in
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




2




 '

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  in
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




2




 '

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  in
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




2




 '

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  in
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




2




 '

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  in
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




2




 '

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  in
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




2




 '

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  in
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




2




 '

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  in
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




2




 '

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  in
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




2




 '

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  in
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




2




 '

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  in
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




2




 '

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  in
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




2




 '

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  in
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




2




 '

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  in
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




2




 '

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  in
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




2




 '

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  in
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




2




 '

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  in
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




2




 '

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  in
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




2




 '

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  in
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




2




 '

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  in
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




2




 '

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  in
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




2




 '

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  in
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




2




 '

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  in
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




2




 '

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  in
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




2




 '

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  in
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




2




 '

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  in
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




2




 '

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  in
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




2




 '

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  in
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




2




 '

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  in
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




2




 '

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  in
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




2




 '

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  in
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




2




 '

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  in
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




2




 '

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  in
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




2




 '

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  in
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




2




 '

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  in
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




2




 '

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  in
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




2




 '

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  in
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




2




 '

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  in
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




2




 '

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  in
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




2




 '

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  in
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




2




 '

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  in
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