Горные машины и оборудывание

Федеральное государственное бюджетное образовательное  учреждение     высшего профессионального  образования

«Кузбасский государственный технический университет  им. Т.Ф. Горбачёва»

 

Кафедра горные машины и оборудование

 

 

 

Реферат

По темам  
<<Горные машины и оборудывание>>

 

 

 

 

                                                                    Выполнил: студент гр. ОП-101

Борисюк Роман Юрьевич

Проверил: 
Городилов Николай Николаевич

 

 

 

Кемерово  2012 

Очистные комбайны

Механизм подачи угледобывающего  комбайна является одним из его основных элементов.

Основные требования к механизмам подачи: 
– обеспечение тяговых усилий и максимальных скоростей в соответствии с ГОСТ 11986 – 73 (для определенных типоразмеров комбайна); 
– возможность плавного регулирования скорости подачи во всём диапазоне от нуля до максимума; 
– наличие устройств, чётко ограничивающих натяжение тягового органа и усилия в трансмиссии в пределах ±5 – 7% максимального; 
– удержание комбайна на месте при работе в наклонных пластах и отключении механизма; 
– наличие регулируемых гидравлических или обособленных электрических приводов; 
– ручное и автоматизированное управление скоростью подачи; 
– четкая фиксированная скорость подачи; 
– наличие устройств, обеспечивающих надежное закрепление тягового органа, минимальные потери времени при операциях на концах лавы и изменении направления движения комбайна, а также устраняющих перенатяжение тягового органа при работе комбайна; 
– наличие тягового органа не менее чем с пятикратным запасом прочности по отношению к рабочему усилию подачи, расположенного, по возможности, в местах, наиболее удаленных и закрытых от пространства, где возможно присутствие людей; 
– управление должно быть сосредоточено по возможности в минимальном числе рукояток, расположенных на общем пульте комбайна; 
– рукоятки управления должны находиться в местах, удобных для обзора комбайна и защищенных от летящих кусков отбитого угля и обрушивающихся пород кровли.

Управление скоростью подачи следует  осуществлять в зависимости от нагрузки привода исполнительного органа. При использовании привода, состоящего из нескольких двигателей для различных  рабочих органов, регулирование  необходимо вести из условия поддержания  нагрузки на заданном уровне наиболее нагруженного двигателя.

Регулятор скорости подачи должен обеспечивать: мгновенное прекращение питания  двигателя подачи при резких перегрузках  привода исполнительного органа; защиту привода исполнительного  органа от опрокидывания; ограничение  предельной величины скорости подачи. Предельная величина скорости должна иметь ступенчатое регулирование  и устанавливаться в зависимости  от максимальной скорости возведения крепления за комбайном, транспортирующей способности конвейерной линии, интенсивности газовыделения и пр.

Различают две большие группы механизмов подачи – встроенные и вынесенные.

Встроенные механизмы получили подавляющее распространение. Механизм располагается на комбайне и перемещается вместе с ним. Движение комбайн получает от вращающихся звездочек, входящих в зацепление с тяговым органом, который закреплен по концам лавы.

Встроенные механизмы подачи имеют  несколько достоинств. Основное из них – неподвижность тягового органа, что обеспечивает более удобное  и безопасное его расположение на комбайне, и в лаве. Неподвижный  тяговый орган позволяет значительно  снизить натяжение холостой ветви  тяговой цепи и за этот счет расположить  холостую ветвь таким образом, чтобы  не препятствовать поперечному перемещению  забойного конвейера и возведению крепления за комбайном (при искривлениях лавы). Управление встроенным механизмом подачи упрощается, поскольку он расположен непосредственно на комбайне. Тяговые усилия в цепи такого механизма ниже, а его к.п.д. выше, чем к.п.д. вынесенного механизма. Конструкция встроенного механизма часто проще, поскольку он обычно приводится от общего двигателя. Однако последнее является и недостатком встроенного механизма. На подачу современного комбайна затрачивается 10 – 12% мощности, расходуемой на выемку. В связи с тем, что уровень мощности привода бывает недостаточен, затраты мощности на подачу ведут к снижению затрат на выемку и, как следствие, к снижению производительности машины. Второй недостаток встроенных механизмов – увеличение длины комбайна, что особенно отрицательно сказывается при работе в тонких пластах, поскольку снижает проходимость. Обслуживание встроенных механизмов подачи, особенно в комбайнах для тонких пластов, сложнее, так как осуществляется в стесненных условиях лавы.

Вынесенные механизмы подачи имеют  другие недостатки, препятствующие их широкому распространению. Основной недостаток таких механизмов – две движущиеся ветви тяговой цепи, что значительно  затрудняет передвижение забойного  конвейера, возведение крепления (особенно при искривлениях лавы) и снижает  безопасность работ. Конструкция такого механизма сложнее. Во-первых, для  того, чтобы не иметь натянутых  ветвей на всей лаве, приходится использовать два механизма, расположенные по обоим ее концам. Во-вторых, для обеспечения  более удобного подвода энергии (гидравлической) и более равномерного распределения ее между механизмами  желательно иметь две насосные станции, одна из которых располагается на исходящей струе потока воздуха  в лаве. В-третьих, управление такими механизмами значительно сложнее, поскольку действия двух механизмов необходимо согласовать, а для дистанционного управления требуются специальный  кабель и аппаратура.

Тяговые усилия в вынесенных механизмах выше, чем во встроенных, так как  по всей лаве приходится протягивать  две ветви цепи, встречающие значительные сопротивления при своем движении по почве. Кроме того, движущиеся ветви тяговой цепи и увеличенная ее длина ухудшают динамику подачи комбайна за счет значительной потенциальной энергии тягового органа, собственных колебаний усилий в цепи и влияния ее второй ветви, что увеличивает неравномерность движения комбайна, повышает динамические нагрузки, на привод его исполнительного органа и в некоторой мере снижает производительность. К недостаткам следует отнести часто и сниженную силу тяжести собственно комбайна, являющуюся основным фактором его устойчивости во время работы.

При выборе типа механизмов подачи следует  учитывать все перечисленные  особенности.

Тип привода значительно влияет на конструкцию и свойства механизмов подачи, поэтому вопросу выбора привода  следует уделять внимание.

Гидравлический привод, сменивший  механические вариаторы, получил в  настоящее время преимущественное распространение. Его достоинства – возможность глубокого регулирования скорости подачи от значений, близких к нулю, до максимальных, возможность реверсирования направления подачи без реверса движения основного двигателя, четко работающее легко регулируемое предохранительное устройство в виде клапана, защищающее цепь и механизм от перенапряжения. Варьирование скоростью подачи здесь осуществляют изменением производительности насоса, реверс движения – изменением направления потока жидкости, поступающей в гидродвигатель.

Электрический привод с регулируемой частотой вращения в общем случае обладает более высоким кпд по сравнению с гидравлическим, да и  конструктивно он при современном  развитии тиристорной техники значительно проще и надежнее, особенно, при создании механизмов подачи для тяжелых комбайнов.

Как видно из сравнительного анализа  перемещение очистных комбайнов  для тонких пластов осуществляется с помощью вынесенных систем подачи (ВСП). Это даёт возможность использовать для разрушения и выгрузки разрушенного угля ту часть энергии двигателя  комбайна, которая расходовалась  бы на его перемещение при встроенном механизме подачи, и за счёт этого  повышать производительность. Кроме  того, применение ВСП позволяет уменьшать  длину комбайна, что особенно важно  для этого класса машин при  неспокойной гипсометрии пласта, а электрический привод с частотным  преобразователем скорости позволит повысить кпд, тягово-скоростную характеристику и расширить область применения комбайна. Более предпочтительным является тиристорный привод.

 

 

Комбайн имеет 1 электродвигатель для обеих  подсистем привода ИО и индивидуальные электродвигатели для подсистем подачи.

Общий вид комбайна представлен  на рисунке 2.

 
 
Рисунок 2 - Очистной комбайн  УКД 200-250

1 – электродвигатель для подсистем  привода ИО;

3, 4 – основные и поворотные  редукторы подсистем привода  ИО;

5, 6 – завальные и забойные  опорные механизмы;

7 – напочвенный опорный механизм;

8 – исполнительные органы;

15 – гидродомкраты подсистем подвески и перемещения ИО;

17 – портальная часть корпусных  подсистем.

Принципиальная схема ВСП очистного  комбайна с частотно-регулируемым приводом приведена на рисунке 3.

 
 
Рисунок 3 – Принципиальная схема ВСП очистного комбайна с частотно-регулируемым приводом

На рисунке изображены: преобразователь  частоты, на который подаётся переменное напряжение U и оно преобразуется  в переменное выходное напряжение и  частоту, которые питают двигатели  подачи комбайна. Выходной вал двигателя  соединён с входным валом редуктора, который передаёт вращательное движение на приводную звезду. Звезда тянет  рабочую ветвь цепи и комбайн.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Механизированные  комплексы и агрегаты

Несмотря на бурное развитие технического прогресса, подземный  способ добычи угля и сегодня остается чрезвычайно сложным и трудоемким. В настоящее время его основной объем обеспечивается комбайновыми и струговыми комплексами оборудования с механизированными крепями. Первый успешный опыт промышленного применения очистных механизированных комплексов (ОМК) относится к началу семидесятых  годов XX века, и до настоящего времени  этот вид горной техники продолжает динамично развиваться.

Создание и внедрение ОМК в практику подземной добычи угля сыграло исключительную роль в техническом перевооружении угольной промышленности, послужило мощным стимулом развития шахт, привело к повышению технического уровня всех звеньев технологии подземной добычи. Успешное применение ОМК в угольной промышленности способствовало расширению области их применения. Очистные механизированные комплексы стали использоваться на калийных рудниках и при добыче целого ряда других полезных ископаемых преимущественно с пластовой структурой залегания.

При переходе на комплексную  механизацию очистных работ в  принципе были решены проблемы создания гидрофицированных передвижных секций крепи, забойных передвижных скребковых конвейеров, узкозахватных комбайнов, стругов. Кинематические связи перечисленных механизмов и оборудования обеспечивают согласованное перемещение в циклическом режиме всего комплекса машин и оборудования вслед за подвиганием очистного забоя по мере отработки выемочного столба.

По типу применяемой выемочной машины различают комплексыкомбайновые и струговые, а при использовании в качестве выемочной и транспортирующей машины конвейеростругов комплекс оборудования принято называть выемочным агрегатом.

Струговые ОМК имеют преимущество перед комбайновыми комплексами при отработке тонких пластов без прослоев породы и консолидированных твердых включений. Комбайновые комплексы применяются для механизации очистных работ при добыче угля из пластов средней мощности и мощных, а также из тонких пластов со сложной структурой и гипсометрией залегания, где использование стругов нецелесообразно.

Конвейероструговые щитовые агрегаты получили преимущественное распространение при отработке пластов с углом наклона более 35^° по падению лавами, нарезанными по простиранию. Агрегаты с оградительно-поддерживающими крепями используются для добычи угля из пологих и наклонных пластов.

Очистной механизированный комплекс состоит из основного (выемочная машина, комплект секций гидрофицированной передвижной забойной крепи, забойный передвижной конвейер) и вспомогательного оборудования (кабелеукладчик, фронтальный лемех, направляющие балки, секции крепи сопряжений лавы с пластовыми выработками, перегружатель, дробилка, комплект насосных станций, пусковая и защитная аппаратура). Некоторые из перечисленных вспомогательных механизмов и оборудования могут отсутствовать или замещаться другими механизмами.

Согласованное функционирование всех механизмов и оборудования ОМК  в основных и вспомогательных  режимах обеспечивается интегрированными системами электроснабжения, освещения, сигнализации и управления, гидросистемой, обеспечивающей силовые перемещения секций крепи и конвейера с выемочной машиной, гидросистемой пылеподавления, системами контроля состояния воздуха в выработках, в частности количественного содержания газа метана, телефонной и громкоговорящей связи. Основным требованием к перечисленным оборудованию и системам является обеспечение длительной устойчивой высокопроизводительной и безопасной для людей работы ОМК в изменяющихся горно-геологических условиях по мере отработки выемочного столба. Использование резервирования как метода повышения надежности в очистных механизированных комплексах ограничено, поэтому каждый из элементов, входящих в ОМК, должен быть высоконадежным и взрыво-, искробезопасным. При разработке, изготовлении и эксплуатации ОМК исполнители должны руководствоваться действующими правилами безопасности в угольных шахтах (сланцевых шахтах, рудниках), нормативами по безопасности забойных машин и комплексов и рядом других отраслевых нормативных документов, методик и указаний.