Аналіз кінематичної і гідравлічної схем приводу комбайна

nво = = =44,24 об/хв..

Швидкість різання Vр, м/с, виконавчого органу.

Vр = = = 2,89 м/с

де Dво – діаметр виконавчого органу комбайна по різцях, м.

 

2.2  Гідравлічна схема  керування комбайном

 

Гідравлічна схема комбайна 2ГШ68Б приведена на аркуші 2 графічної частини проекту.

До складу цієї системи входять: картер 1, яким служить ізольована камера в корпусі правого основного редуктора комбайну; одноплунжерний насос 3 типа НП10 з сітчастим фільтром 2; електрогидроблок 4; гідро циліндри 9 і 12 керування шнеками і гідро циліндри 14 роздвижних опор комбайна.

Електрогидроблок 4 зібран з секцій уніфікованої гідроапаратури УГ10 і керує розглянутою системою. До гідро блоку входять: секція 5, яка має клапан 6, магніто-сітчастий фільтр 7, пружиний індикатор тиску 8 і редукційно-підпірний золотник 20; електрогидророзподілювачі 13 типа РП2, які встановлені на підставці 18; золотникові секції 17 і 19 без гідрозамків і золотникова секція 15 з встроєним в неї гідро замком, а також концева секція 16. працює система регулювання положення виконавчого органу таким чином.

Робоча рідина з картеру 1 через фільтри 2 і 7 до золотника 20 подається насосом 3 до золотників 15, 17 і 19, які мають одну і ту програму поєднань.

В середній позиції відводи напорної лінії Н в цих золотниках заперти; но лінії розвантаження Р і по зливній лінії С робоча рідина повертається в картер 1 – насос 3 працює в режимі розвантаження. Лінії Ц1 і Ц2 з’єднані при цьому з лініями С1 і С2 і, далі зі зливною С.

В кожної з крайніх позицій любого із золотників 15, 17 і 19 лінія Р розривається і становиться непроточною. Один з виходів Ц1 або Ц2 відповідного золотника з’єднується при цьому з відводом напорною лінією Н, тоді як другий вихід Ц2 або Ц1 – залишається з’єднаним з відповідною зливною лінією С1 або С2.

Лінії Ц1 і Ц» золотникових секцій 17 і 19 приєднані до входів гідрозамків 10 і 11, які встановлені на гідроціліндрах 9 і 12. паралельно гідро замкам 10 і 11 встановлені клапани.

Золотникова секція 15 керує гідро циліндрами 14 розсунутих забійних опір. Ці гідро циліндри повертають корпус комбайна відносно його опір зі сторони відпрацьованого простору, керує паралельність осей шнеків пласта.

Секції 17 і 19 вмикаються як власними рукоятками так і з дистанційного пульту за допомогою електрогідророзподілювачів РП2. останні вимкнувшись, подають команду на відповідний золотник і вмикають його.

Гідравлічне постачання електрогідророзподілювачів РП2 проводиться по лінії Н, яка приєднана до насоса 3 через золотник 20.

На золотник 20 діє зусилля пружини і тиск в лінії Н. під дією сил золотник 20 займає таке положення при якому тиск в лінії Н завжди дорівнює значенню, заданой пружиною. При цьому, під час робочих операцій, золотник 20 знижує тиск в лінії Н, а коли насос 3 розвантажено, він создає в цій лінії підпор.

 

 

 

 

 

3 ВИЗНАЧЕННЯ ПАРАМЕТРІВ ШНЕКОВОГО                       ВИКОНАВЧОГО ОРГАНУ

 

3.1 визначення конструктивних  і режимних параметрів шнекового виконавчого органа.

 

До основних конструктивних параметрів шнекового виконавчого органа відносяться:

Dв.від, Dв.оп – діаметр випереджального в відстаючого виконавчого органа;

Dш – діаметр шнека;

dш – діаметр ступиці шнека;

Вз – ширина захвату виконавчого органа;

S – хід спіралі шнека;

άш – кут підйому спіралі шнека;

δш – товщина спіралі шнека;

t – крок різання;

Н1 і Н2 – відповідно потужності пачок вугілля, що виймається нижнім і верхнім шнеками;

lр – радіальний виліт різця.

 
Згідно технічної характеристики комбайна 2ГШ68Б, механізованого кріплення 1УКП, приймаємо шнекі діаметром 1,25 м і ширину захвату комбайна ( ув’язану з кроком пересування механізованого кріплення) 0,63 м.

Товщина δш, мм, навантажувальної лопасті шнека, приймаємо на 20…40 мм більше для різця ЗР4.80, у якого товщина різцетримателя 60 мм.

 

Число nш погрузочних лопастей; nш = 2 згідно ДСТУ 12.44.285-85.

Хід гвинта S’ гвинта шнеку приймаємо постійним, тоді S’= S’.

Середнє значення S’ хода гвинта шнека, м,

S’ = = = 1,16 м,

Діаметр шнека Dш, м

Dш = Dв – 0,02· lр = 1,25 – 0,02·8 = 1,09 м,

де lр – радіальний виліт різця, см.

Кут підйому гвинта шнека άш, град, і діаметр ступиці шнека Dст, м,

άш = arctg = arctg = 18,7°,

Dст = 0,4· = 0,4· = 0,447 м.

На шнеках комбайну 2ГШ68Б встановлюємо різці ЗР4.80.

Розрахункову швидкість переміщення комбайна Vп,

Vп = = = 4,29 м/хв.;

де Vп - стійка потужність електродвигуна комбайна, кВт (при двохдвигуновому приводі дорівнює сумарної потужності двигунів);

Нw - питомі енерговитрати на виїмку вугілля, кВт·г/т;

Вз - ширина захвату виконавчого органа комбайна, м;

γ- щільність вугілля, т/м3, приймається в межах 1,35... 1... 1,45т/м3.

Стійка потужність електродвигуна комбайна Рст, кВт,

Рст = Кр·Р = 0,9·132 = 118,8 кВт;

де КР - коефіцієнт, що враховує спосіб охолодження двигуна;

КР = 0,9... 1,1-для електродвигунів з водяним охолодженням типу ЕКВ;

Р - годинна (або тривала) потужність двигуна, кВт (приймається по технічній характеристиці комбайна або двигуна).

Нw - питомі енерговитрати на руйнування вугілля, кВт·г/т;

Нw = 0,01· Ặр·(0,125/Нр + 0,19) = 0,01·260·(0,125/1,55 +0,19) = 0,70 кВт·г/т;

nш – швидкість обертання виконавчого органа, об/хв.

nш = 70 об/хв.

 

Швидкість різання на крайці різця, Vр, м/с,

Vр = = = 2,89 м/с.

 

3.2 Визначення параметрів  руйнування масиву шнековим       виконавчим органом

 

Визначимо середню товщину зрізу в забійній частині, hЗРЗ, см,

hзрз = 3,33·Dв· = 3,33·1,25· = 3,09 см,

 де т3 - кількість різців у забійних лініях різання, т3 = 2,

mк – кількість різців в кутковій лінії різання

mк = mз + (2…3) = 2+2 = 4 шт.

максимальна товщина зрізу hmax, см,

hmax = ·hср = ·3,09 = 4,85 см.

Оптимальна ширина зрізу для забійних різців tопт.з, см, при hсрз > 1 см,

tопт.з = (1,25· hсрз + bр + 1,25)· кш = (1,25·3,09 + 1,4 + 1,25)·1,0 = 6,5 см.

де bр - розрахункова ширина частини різця, що ріже, см;  bр = 1,4 см – для різця ЗР4.80;

кш - коефіцієнт, що враховує характеристику вугілля; для грузлих вуглів, для крихких - Кш = 1,0.

 

3.3 Розробка схеми набору інструменту на виконавчому органі

 

Крайній кутковий ťк, см, крок різання – 1-а лінія різання,

ťк1 = 0,45·6,5 = 2,9 см,                                                 β = 45º;

2-а лінія різання

ťк2 = 0,65·6,5 = 4,2 см β = 30º;

3-я лінія різання

ťк3 = 0,85·6,5 = 5,5 см β = 15º

Кроки різання для забійної частини виконавчого органу ťз приймаємо рівним tопт.з = 6,5 см.

Ширина забійної частини шнека В33, см,

Взз = 102· Вз – Взк = 102 · 0,63 – 12,6 = 51,66,

де Взк – ширина куткової частини шнека, см.

Ширина куткової частини шнека Взк, см,

Взк = t1+ t2+ t3 = 2,9 + 4,2 + 5,5 = 12,6 см.

Число ліній різання забійної частини Nлз,

Nлз = Взз/ tопт.з = 51,66/6,5 = 7,94,

Приймаємо Nлз = 8.

Кількість різців у забійній частині

nз = Nлз · mз = 8 · 2 = 16.

Кількість різців у кутковой частини

nк = Nлк · mк = 3 ·4 = 12.

Кількість різців на виконавчому органі

m = nз + nк = 16 +12 = 28

Розміщення різців у лініях різання забійної частини шнекового виконавчого органа здійснюється починаючи з першої лінії, у якій встановлюється різець з центральним кутом γ = 0°. Наступні різці встановлюються з центральним кутом γ1і між початком відліку, рівним 0° і і-м забійним різцем.

При постійному γ1, град, ході гвинта шнека,

γ1і =

Прийнята лінійна схема різання, при якій різці встановлюються в лініях різання в лінійному порядку.

γ1і = = 0°;

γ2і = = 180°;

γ3і = = 21,7°;

γ4і = = 201,7°;

γ5і = 43,4°; γ6і = 223,4°; γ7і = 65,1°; γ8і = 245,1°; γ9і = 86,8°; γ10і = 266,8°;

γ11і = 108,5°; γ12і = 288,5°; γ13і = 130,2°; γ14і = 310,2°; γ15і = 151,9°;

γ16і = 331,9°

Розстановка різців в кутковій частині виконавчого органа проводиться рівномірно між забійними різцями, який образує зворотній веєр по відношенню к забійним різцям.

Схема набору різців на виконавчому органі комбайна 2ГШ68Б представлена на листі 2 графічної частини проекту.

 

 

3.4 Визначення параметрів  руйнування масиву шнековим     виконавчим органом

Розрахунок сил різання на виконавчих органах комбайна ведеться по групам різців в відповідності зі схемою іх набору, представленою на аркуші 2 графічної частини проекту.

Розбиваємо різці на чотири групи;

1 група

Різці забійні ЗР4.80 з 4 по 11 лінії різання, tзі = 6,5 см, hзрз = 3,09 см,

nз =16 шт, β = 0°.

2 група

Різці забійні ЗР4.80 в 3  лінії різання, tзі = 5,5 см, hзрз = 1,75 см,

nз =4 шт, β = 15°.

3 група

Різці забійні ЗР4.80 в другій лінії різання, tзі = 4,2 см, hзрз = 1,75 см,

nз =4 шт, β = 30°.

4 група

Різці забійні ЗР4.80 з 4 по 11 лінії різання, tзі = 2,9 см, hзрз = 1,75 см,

nз =4 шт, β = 45°.

Для окремих груп розрахунок сил різання ведеться за середнім значениям товщини i ширини зрізу i кутів нахилу різців до напрямку подачі.

 Середня сила різання на piзці Zсep, Н,

Zсep = Zоі + ƒ (Y1і – Y0і),

Середня сила різання на гострому різці визначається по середній товщині зрізу при роботі виконавчого органу повним діаметром баз урахування ослаблення масиву,

На забойному різці

На кутковому різці

     Тангенс кута бічного розвалу борозни різання,

tgψ =

Для різців 1 групи

tgψ = = 1,19;

Для різців 2,3.4 групи

tgψ = = 1,76;

Коефіцієнт кψ, враховує крихко-пластичні властивості вугілля, приймається 1,0 – для крихких вуглів.

Коефіцієнт віджиму Квід , визначається за формулою:

Квід = К’від + ;

де К’від = 0,36, с = 0,1, d = 1,0;

Квід = 0.36 + = 0,578;

коефіцієнт оголення вибою Кзі, для забійних різців

- при tі < tопті,

     Козі = ;

- при tі > tопті,

Козі = ;

де

=   - при hсрі < 1,0 см;

=   - при hсрі  > 1,0 см;

Для різців 1 групи

= = 0,385,

Для різців 2,3 групи

= = 0,434.

Для різців 1 групи

     Козі = = 0,385.

Для різців 2 групи

Козі = = 0,451.

Для різців 3 групи

Козі = = 0,521.

Для куткових різців Козn =1,1;

Коефіцієнт впливу кута різання на питому енергію різання Ку приймається рівним 1,21;

Коефіцієнт форми передньої грані різця Кф приймається 085 – для різців із клиноподібною передньою гранню.

Коефіцієнт, що враховує схему різання, Кс =1,0 приймається для послідовної схеми різання.

Середні значення сили різання на гострому різці Zоз, Н,

1 група

Zоз = = 1860Н;

2 група

Zоз = = 1225Н;

3 група

Zоз = = 1205Н;

4 група

Zоз = = 2519Н;

Прирощення сили подачі при затупленні різця, Н,

Y1і – Y0і = Rсж · Sз ·Kоб,

де Rсж – тимчасовий опір вугілля одноосному віджиму.

Для донецьких вуглів

Rсж – Ар + 150 = 1710 Н/см²

Проекція площадки затуплення різця Sз, см², на площину різання

Sз = кр ·Δu · bр,

де кр – коефіцієнт форми ріжучої кромки різця, кр = 0,70    [9];

    Δu – лінійне зношування по задній грані різця Δu = 9,5 мм    [9],

Sз = 0,70 · 0,95 · 1.4 = 0,931 см²

Коефіцієнт об’ємності напруженого стану масиву – для крихких вуглів [9]

коб = = = 1,122

Коефіцієнт опірності різанню ƒ˝ (приймається 0,38…0,44)   [2]

Приймаємо ƒ˝ = 0.38

Y1і – Y0і = 1710 · 0,931 · 1,122 = 1786 Н

Середня сила різання на різці

1 група

Zср1 = 1860 · 0,38 + 1786 = 2493 Н,

2 група 

Zср2 = 1225 · 0,38 + 1786 = 2252 Н,

3 група

Zср3 = 1205 · 0,38 + 1786 = 2244 Н,

4 група

Zср4 = 2519 · 0,38 + 1786 = 2743 Н,

 

Середня сила на гострому різці, яка віджимає його від вибою, Yсер, Н,

Yсер = Yо · Rсж · Sз ·Kоб,

де Yо = кn · Ζо,

кn – коефіцієнт, який характеризує відношення сили подачі до сили різання на гострому різці  [9], приймаємо кn = 0,7,

1 група

Yсер1 = 0,7 · 1860 + 1786 = 3088 Н;

2 група

Yсер2 = 0,7 · 1225 + 1786 = 2643 Н;

3 група

Yсер3 = 0,7 · 1205 + 1786 = 2630 Н;

4 група

Yсер4 = 0,7 · 2519 + 1786 = 3549 Н;

Сумарна середня сила різання Fв, Н, на шнековому виконавчому органі,

Fв = 0,5 · Кγохв  · Кос · ∑Ζсері · n,

де Кγохв - коефіцієнт впливу кута контакту виконавчого органа з пачкою вугілля, що руйнується, на середню силу різання [9];

Кос - коефіцієнти ослаблення масиву вугілля.

Сумарна середня сила різання на випереджальному виконавчому органі, оскільки він іде по целіку то Кγохв = 1, Кос = 1,

Fв = ½ · 1·1·(2493 · 16 + 2252 · 4 + 2244 · 4 + 2743 · 4) = 34420 Н

Сумарна середня сила різання на відстаючому виконавчому органі.

Для відстаючого виконавчого органа γохв = arccos(3-2Hp/Dв) =

arccos(3-2 · 1,55/1,25) = 120°, згідно [9] для  γохв = 120°, Кγохв = 0,7;

Масив ослаблен виконавчим органом, що йде попереду, при роботі на масив

Кос = 0,85 [9],

Fв = ½ · 0,7·0,85·(2493 · 16 + 2252 · 4 + 2244 · 4 + 2743 · 4) = 20480 Н

Сумарний момент, що крутить, Мкр, Н·м, на виконавчих органах комбайна

Мкр = 0,5·Fв·Dв,

Мкрвип = 0,5 · 34420 · 1,25 = 21510 Н·м;

Мкрвід = 0,5 · 20480 · 1,25 = 12800 Н·м;

Сумарна середня сила подачі Yсер на виконавчих органах Н,

Yсер = 1/3,14· Кγохв· Кос· Yсері·nі

Yсервип = 1/3,14·1,1(3088·16 + 2643·4 +2630·4 + 3549·4) = 29670 Н;

Yсервід = 1/3,14·0,7·0,85·(3088·16 + 2643·4 +2630·4 + 3549·4) = 16050 Н;

Сила подачі комбайна на вибій Уп, Н,

Уп =Кƒ·(G ·(sinα + ƒ˝cosα) + Yсер1 + Yсер2),

де ƒ˝ - коефіцієнт тертя переміщення комбайна по конвеєру, приймається

ƒ˝ = 0,21 [9],

Кƒ - коефіцієнт, що враховує додаткові опори переміщенню комбайна, приймається  1,3 [9],

G – вага комбайна, Н, G = 196000 Н [дод. 4],

Уп = 1,3·[196000·(sin0° + 0,21·cos0°)  + 29670 + 16050] = 112944 Н.

Середня потужність різання Рр, на виконавчих органах комбайна, кВт,

Рр = = = 113,7 кВт

Потужність навантаження виконавчого органа Рван, кВт,

Рван = ;

Fван = C + D·hоб,

де С і D – сталі, приймаються для шнекового виконавчого органа, при роботі зі щитком С = 0, D = 350,

середня подача за один оборот виконавчого органа, см,

hоб = 100·Vп/nво = 100· 4,29/44,24 = 9,69 см,

Fван = 0 +350· 9,69 = 3392 Н,

Рван = = 9,8 кВт.

Потужність подачі машини Рп, кВт,

Рп = = = 8,97 кВт

 

Сумарна потужність комбайна Рм, кВт,

Рм = Рр + Рван + Рп = 113,7 + 9,8 + 8,97 = 132,4 кВт.

Середня потужність і середній момент, що крутить на валу двигуна:

Рсер = Кз·Рм,

Мсер = 9549·Рсер/nдв,

де Кз - коефіцієнт запасу потужності, приймаємо Кз = 1,25  [9],

Рсер = 1,25· 132,4 = 165,5 кВт,

Мсер = 9549· 165,5/1470 = 1076 Н·м.

 

 

 

 

4 РОЗРАХУНОК І АНАЛІЗ  ПРОДУКТИВНОСТІ ОЧИСНОГО КОМПЛЕКСУ

 

 

4.1 Розрахунок продуктивності очисного комплексу

 

Продуктивність комбайна теоретична Qтеор, т/ч: