Горные машины и комплексы
2.2. ДОБЫЧНЫЕ (выемочные) МАШИНЫ
2.2.1. Назначение и виды выемочных машин
Технологический цикл работ по добыче угля в длинном очистном забое состоит из трех основных
процессов:
- выемки угля (разрушение и погрузка);
- доставки его из забоя к погрузочному пункту в штреке;
- крепления и управления горным давлением.
Соответственно этому каждый процесс выполняется выемочной машиной, доставочной машиной и
механизированной крепью.
Выемочная машина осуществляет разрушение массива, дробление угля на транспортабельные куски,
передачу горной массы на призабойное транспортное средство. К выемочным машинам, осуществляющим
разрушение угля механическим способом, посредством исполнительных органов, относятся очистные
комбайны, струговые установки, бурошнековые машины, проходческие комбайны:
1. Очистные комбайны работают в очистных забоях (лавах) и предназначены для разрушения массива
угля, дробления угля на транспортабельные куски, передачу угля на призабойное транспортное средство.
Отделение угля от забоя производится механическим способом, посредством исполнительного органа,
расположенного на комбайне. Исполнительный орган приводится в движение приводом, установленным
на комбайне. При этом производится обработка забоя по всей мощности пласта отделением стружки угля на
ширину захвата исполнительного органа.
Очистные комбайны делятся на широкозахватные (ширина захвата исполнительного органа более 1,0 м) и
узкозахватные (ширина захвата исполнительного органа менее 1,0 м). В свою очередь узкозахватные
комбайны имеют стандартный ряд ширины захвата: 0,5 м; 0,63 м; 0,7 м; 0,8 м. В настоящее время
применяются, в основном, узкозахватные комбайны.
Перемещение комбайна производится по почве пласта (широкозахватные комбайны) или по ставу
скребкового забойного конвейера (узкозахватные комбайны).
Общий вид узкозахватного комбайна приведен на рис. 1:
Рисунок 1 - Общий вид узкозахватного комбайна КДК400:
1 - исполнительный орган - шнек;
2 - привод исполнительного органа.
1 - исполнительный орган - шнек;
2 - привод исполнительного органа.
2. Струговые установки работают в очистных забоях (лавах) и предназначены для разрушения массива угля, дробления угля на транспортабельные куски, передачу угля на призабойное транспортное средство. Структурная схема струговой установки приведена на рис.2.
Струговая установка представляет собой исполнительный орган - струг 4, оснащенный резцами. Перемещение струга осуществляется при помощи приводов 1, расположенных по концам лавы (или вынесены на штреки). Тяговым органом, передающим усилие от привода является круглозвенная цепь 2. Струг перемещается по ставу забойного конвейера 3.
Струговая установка представляет собой исполнительный орган - струг 4, оснащенный резцами. Перемещение струга осуществляется при помощи приводов 1, расположенных по концам лавы (или вынесены на штреки). Тяговым органом, передающим усилие от привода является круглозвенная цепь 2. Струг перемещается по ставу забойного конвейера 3.
Рисунок 2 - Структурная схема струговой установки.
Конструкция струга С700 приведена на рис.3:
Рисунок 3 - Конструкция струга С700
3. Бурошнековые установки предназначены для добычи угля из тонких пластов методом выбурива-ния спаренными скважинами. Конструкция бурошнековой установки БШУ приведена на рис.4.
Бурошнековая установка 2 располагается на штреке и производит бурение спаренным шнековым ставом 1 по пласту. Разрушенный коронками уголь транспортируется из скважины шнековым ставом 1 на конвейер 3, который располагается на штреке.
Бурошнековая установка 2 располагается на штреке и производит бурение спаренным шнековым ставом 1 по пласту. Разрушенный коронками уголь транспортируется из скважины шнековым ставом 1 на конвейер 3, который располагается на штреке.
Рисунок 4 - Конструкция бурошнековой установки БШУ
4. Проходческие комбайны предназначены для выемки горной массы в подготовительных забоях, в процессе проведения выработки. В настоящее время широко используются проходческие комбайны со стреловидным исполнительным органом избирательного способа действия.
Конструкция проходческого комбайна приведена на рис.5.
Разрушенная исполнительным органом 1 порода поступает на питатель 2 и далее на конвейер 3. Перемещение комбайна производиться гусеничным механизмом перемещения 4.
Конструкция проходческого комбайна приведена на рис.5.
Разрушенная исполнительным органом 1 порода поступает на питатель 2 и далее на конвейер 3. Перемещение комбайна производиться гусеничным механизмом перемещения 4.
Рисунок 5 - Конструкция проходческого комбайна
2.2.2. Основные подсистемы выемочных машин
Современная выемочная машина (очистной и проходческий комбайн) состоит из следующих основных
подсистем:
1) корпусная подсистема, объединяющая отдельные корпусных узлов в конструктивно целостный
технический объект, а также для выполнения ряда других функций;
2) подсистема привода исполнительного органа для обеспечения движения этого органа с задаваемыми
скоростями резания и необходимыми моментами;
3) подсистема перемещения для обеспечения перемещения (подачи) корпусной подсистемы комбайна с
требуемыми значениями скоростей и усилий;
4) подсистема подвески и перемещения исполнительного органа, предназначенная для:
- основных и регулировочных перемещений исполнительного органа относительно основных жестко
соединенных узлов корпусной подсистемы с требуемыми значениями скоростей и усилий;
- поддержания заданного положения исполнительного органа относительно указанных узлов;
5) подсистема управления для осуществления функций управления, защиты, контроля и диагностики на
основе соответствующей аппаратуры и компьютерных устройств, с которыми взаимодействуют
операторы;
6) подсистема пылеподавления;
7) Кроме того, для проходческих комбайнов стреловидного типа выделены также еще две подсистемы: -
подсистема погрузки отделенной горной массы;
- подсистема транспортирования отделенной горной массы на автономное транспортное средство.
Подсистемы 1- 4 и 7 относятся к силовым. В общем случае количество на машине:
- подсистем привода и подсистем подвески и перемещения исполнительного органа определяется числом
этих органов;
- подсистем перемещения - числом движителей;
- подсистем погрузки и транспортирования отделенной горной массы - числом погрузочных и
транспортирующих органов.
2.2.3. Требования, предъявляемые к выемочным машинам
Специфичность условий эксплуатации горных машин определяется следующими факторами:
1. Многообразием горно-геологических условий эксплуатации, к которым относятся:
- частые геологические нарушения;
- наличие твердых включений в пласт;
- разнородность пропластков пород.
2. Нестационарностью положения многих машин в процессе эксплуатации, что обусловливает
подвижность рабочих мест обслуживающего персонала и необходимость подвода энергии к движущимся
объектам.
3. Вредными воздействиями внешней среды на рабочих и оборудование, проявляющимися в виде:
- стесненности во многих случаях рабочего пространства, что обусловливает неудобство функциональных
поз, высокие энергозатраты и повышенную утомляемость персонала;
- опасности завалов рабочего пространства, взрывов газа и мыли, внезапных выбросов газа, угля и
породы;
- повышенной в ряде случаев температуры, запыленности, влажности внешней среды, часто
недостаточной освещенности и ограниченной видимости на рабочем месте;
- высокой динамической нагруженности и повышенных виброакустических параметров, что определяется
динамическим характером действующих нагрузок в сочетании со значительной абразивностью
разрушаемых массивов и агрессивностью внешней среды при наличии во многих случаях жестких
габаритных ограничений для рассматриваемых машин;
- работой в комплексе с другими машинами, что обусловливает необходимость взаимной привязки их
параметров;
- сложностью выполнения работ, связанных с техническим обслуживанием и ремонтами.
К числу специальных требований ко многим горным машинам можно отнести :
- обеспечение хорошей вписываемости в ограниченное рабочее пространство;
- взрывобезопасности электрооборудования;
- возможности разборки на узлы, удобные для транспортирования, монтажа, демонтажа, и хорошего
доступа к узлам для их технического обслуживания и ремонтов;
- устойчивой работы электрических и гидравлических машин и устойчивости поведения корпусов машин
в пространстве соответствующей выработки;
- надежной защиты полостей от проникновения в них пыли и шахтной воды;
- эффективной смазки трущихся поверхностей.
Сложность условий эксплуатации горных машин ставит в число первостепенных задач обеспечение
высокого уровня интеллектуализации процесса управления этими машинами при их создании.
ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ:
1. Из каких основных процессов состоит технологический цикл работ по добыче угля в длинном
очистном забое.
2. Для чего предназначены выемочные машины? Какие машины относятся к выемочным машинам.
3. Для чего предназначены очистные комбайны? Принцип работы очистного комбайна.
4. Для чего предназначены струговые установки? Принцип работы струговой установки.
5. Для чего предназначены бурошнековые установки? Принцип работы бурошнековой установки.
6. Для чего предназначены проходческие комбайны? Принцип работы проходческого комбайна со
стреловидным исполнительным органом избирательного способа действия.
7. Назовите основные подсистемы выемочных машин. Какие из них относятся к силовым?
8. Назовите требования, предъявляемые к выемочным машинам.
2.2.4. Назначение и классификация очистных комбайнов
Очистные комбайны (ОК) предназначены для отделения от массива (выемки) угля, а также другого
полезного ископаемого и погрузки отделенной горной массы на забойный конвейер.
Очистные комбайны для крутых и крутонаклонных пластов обеспечивают выполнение только первой
функции, поскольку транспортирование горной массы для этих условий осуществляется самотеком за счет
гравитационных сил.
Современные узкозахватные (ширина захвата В < 1 м) очистные комбайны целесообразно
классифицировать следующим образом:
1. По углу падения обслуживаемых пластов: - для полого-наклонных a = 0-35°;
- крутонаклонных и крутых пластовa = 35-90°.
2. По типу и расположению исполнительных органов, обрабатывающих весь вынимаемый объем
угольного пласта или его основную часть:
- шнековые с односторонним расположением;
- шнековые с разнесенным расположением;
- барабанные с вертикальной осью вращения и центральным расположением барабана;
- барабанные с вертикальной осью вращения с разнесенным расположением барабанов;
- барабанные с горизонтальной осью вращения.
3. По базовым компоновочным решениям корпусных подсистем. Для очистного комбайна характерно
объединение отдельных корпусных узлов между собой без использования отдельного корпуса. При этом
можно выделить следующие основные узлы (рис.6):
- исполнительный орган 1;
- двигатели (электрических или пневматических) привода исполнительного органа 2;
- редукторные группы привода исполнительного органа 3;
- подсистема подвески и перемещения исполнительного органа 4;
- подсистема перемещения 5.
Рисунок 6 - Основные узлы очистного комбайна
Применительно к очистным комбайнам для выемки пологонаклонных пластов указанные узлы могут располагаться относительно рештачного става забойных конвейеров следующим образом:
1. Над конвейером:
1. Над конвейером:
Рисунок 7 - Схема размещения корпусакомбайна над конвейером
1 - исполнительный орган - шнек
2 - поворотный редуктор
3 - корпус комбайна
4 - опорная лыжа
5 - зачистной лемех конвейера
6 - забойный конвейер
7 - механизм подачи
8 - навесное оборудование конвейера
1 - исполнительный орган - шнек
2 - поворотный редуктор
3 - корпус комбайна
4 - опорная лыжа
5 - зачистной лемех конвейера
6 - забойный конвейер
7 - механизм подачи
8 - навесное оборудование конвейера
Основная область применения очистных комбайнов - пласты средней мощности и мощные, так как в пластах мощностью до 1,2 м главным ограничивающим фактором является клиренс комбайна, величина которого должна быть достаточной (как правило, не менее 200 мм) для пропуска отделенной горной массы.
2. С забойной стороны конвейера - это смещение основных корпусных узлов в забойную сторону конвейера позволяет уменьшить минимальное значение вынимаемой мощности пласта при обеспечении необходимого клиренса за счет использования невысокой портальной части корпусной подсистемы, располагаемой над рештачным ставом.
Поэтому такие очистные комбайны целесообразно применять для пластов мощностью менее 1,2 м.
2. С забойной стороны конвейера - это смещение основных корпусных узлов в забойную сторону конвейера позволяет уменьшить минимальное значение вынимаемой мощности пласта при обеспечении необходимого клиренса за счет использования невысокой портальной части корпусной подсистемы, располагаемой над рештачным ставом.
Поэтому такие очистные комбайны целесообразно применять для пластов мощностью менее 1,2 м.
Рисунок 8 - Схема размещения корпуса комбайна с забойной стороны конвейера
1 - корпус комбайна;
2 - портал;
3 - завальный опорный механизм;
4 - исполнительный орган - шнек
5, 6 - забойный опорный механизм.
1 - корпус комбайна;
2 - портал;
3 - завальный опорный механизм;
4 - исполнительный орган - шнек
5, 6 - забойный опорный механизм.
Основными недостатками компоновочных решений корпусных подсистем со смещением в забойную сторону конвейера является пониженная устойчивость машины в пространстве очистного забоя и невозможность фронтальной самозарубки.
3. С завальной стороны конвейера - это смещение основных корпусных узлов в завальную сторону конвейера позволяет уменьшить минимальное значение вынимаемой мощности пласта при обеспечении необходимого клиренса за счет использования невысокой турельной части корпусной подсистемы, располагаемой над рештачным ставом. Поэтому такие очистные комбайны целесообразно применять для пластов мощностью менее 1,2 м.
3. С завальной стороны конвейера - это смещение основных корпусных узлов в завальную сторону конвейера позволяет уменьшить минимальное значение вынимаемой мощности пласта при обеспечении необходимого клиренса за счет использования невысокой турельной части корпусной подсистемы, располагаемой над рештачным ставом. Поэтому такие очистные комбайны целесообразно применять для пластов мощностью менее 1,2 м.
Рисунок 9 - Схема размещения корпуса комбайна с завальной стороны конвейера
1 - исполнительный орган - барабан с вертикальной осью вращения;
2 - выдвижная турель;
3 - забойный опорный механизм;
4 - забойный конвейер;
5 - корпус комбайна;
6 - навесное оборудование конвейера.
2 - выдвижная турель;
3 - забойный опорный механизм;
4 - забойный конвейер;
5 - корпус комбайна;
6 - навесное оборудование конвейера.
Основными недостатками компоновочных решений корпусных подсистем со смещением в завальную
сторону является увеличенная ширина пространства, занимаемого комбайном и конвей-ером, что может
приводить к необходимости удлинения консолей секций механизированной крепи.
Применительно к очистным комбайнам для выемки пластов с a = 35-90° основные корпусные узлы могут
располагаться между исполнительными органами («Поиск 2Р») или с завальной стороны забоя («Темп
1»).
Применительно к комбайнам для пластов с a = 0-35° известны следующие способы опирания основных
корпусных узлов:
1. С опиранием на забойный конвейер (на полки рештачного става, на навесное оборудование конвейера)
с помощью 4-х опорных механизмов - 2-х забойных и 2-х завальных (рис.7).
2. С основными опиранием на конвейер, с помощью 2-х забойных, и (через портал корпуса) 2-х
завальных, опорных механизмов, а также с дополнительным опиранием на почву с забойной стороны
рештачного става посредством одного расположенного под основными корпусными узлами
напочвенного стабилизирующего опорного механизма с удлиненной лыжей 5 (рис.8).
2.2.5. Технологические схемы при отработке забоев очистными комбайнами.
При отработке забоев очистными комбайнами применяются две схемы:
- челноковая схема - при которой комбайн производит выемку стружки (полосы) угля при
движении как снизу-вверх так и сверху-вниз (при отработке пласта по простиранию) или слева-
направо и справо налево (при отработке пласта по восстанию (падению));
- односторонняя схема - при которой комбайн производит выемку стружки (полосы) угля при
движении только в одном направлении, а в другом - перегон комбайна, обычно совмещаемый с
зачисткой почвы.
Очистные комбайны для пологонаклонных пластов органически приспособлены к работе по челноковой
и по односторонней схеме. Комбайны для пластов с а = 35-90°, как правило («Поиск 2Р», «Темп 1»),
работают по односторонней схеме с выемкой снизу вверх и последующим опусканием машины.
На пластах a = 0-35° наиболее распространенными являются ОК с двумя шнековыми, и, в существенно
меньшей степени, с двумя барабанными с вертикальной осью вращения исполнитель-ными органами
(ИО), а на пластах с a = 35-90° применяются комбайны с двумя барабанными с горизонтальной осью
вращения ИО. Эти ИО могут быть разнесены по концам машины или располагаться на одном ее конце
(комбайны 1К101У, «Темп 1»).
Для пологонаклонных пластов более перспективными, безусловно, являются ОК с разнесенными
исполнительными органами, что потенциально обеспечивает безнишевую выемку угля при условии
выноса станций конвейера на подготовительные выработки. Кроме того, для этих машин, как правило,
не требуется перемонтаж ОК на другой забой (с правого на левый и наоборот). Комбайны со
сближенными шнековыми ИО для пластов с углами падения 0-35° целесообразно применять в случае
неустойчивых пород кровли, не допускающих их длительного обнажения.
ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ:
1. Как классифицируются очистные комбайны?
2. Назовите основные узлы очистного комбайна.
3. Объясните как корпусные узлы очистного комбайна могут располагаться относительно рештачного
става забойных конвейеров.
4. Назовите область применения очистных комбайнов с различным расположением корпусных узлов
относительно рештачного става забойных конвейеров.
5. Назовите достоинства и недостатки очистных комбайнов с различным расположением корпусных
узлов относительно рештачного става забойных конвейеров.
6. Назовите основные способы опирания основных корпусных узлов.
7. Назовите основные технологические схемы при отработке забоев очистными комбайнами.
8. Назовите достоинства и недостатки основных технологических схем при отработке забоев очистными
комбайнами.
2.2.6. Исполнительные органы и режущий инструмент
Разрушаемость угольных пластов определяются:
1. Сопротивляемостью угольного пласта резанию , Н/мм (кН/м). Эта характеристика отражает
способность угольного пласта противостоять воздействию режущего инструмента. Связь между
значениями и коэффициентом крепости f в первом приближении можно оценить зависимостью:
= 150 f
2. Коэффициентом отжима Кот, учитывающего снижение сопротивляемости пласта резанию силами
горного давления в зоне работы исполнительных органов. Значение Кот увеличивается с
повышением заглубления в массив В.
3. Показателем степени хрупкости пласта при резании Е, который отражает способность пласта
разрушаться с различными удельными энергозатратами при одной и той же сопротивляемости резанию и
при одинаковых конструктивных параметрах исполнительных органов и режимах резания.
4. Показателем способности угля к измельчению mu - характеристикой, отражающей природно-
генетическую способность угля определенным образом измельчаться при резании, т. е. формировать
определенный гранулометрический состав.
Сортность угля при работе выемочных машин зависит как от конструктивных параметров
исполнительных органов и режимных параметров резания, так и от различной способности угля
измельчаться при резании.
5. Показателем разрушаемости пласта R, , который отражает способность пласта разрушаться с
различными удельными энергозатратами в зависимости от влияния сопротивляемости резанию и
степени хрупкости при одинаковых конструктивных параметрах исполнительных органов и режимных
параметрах резания.
2.2.7. Режущий инструмент очистных комбайнов
В качестве режущего инструмента в очистных комбайнах применяются резцы, которые
предназначены для разрушения углей и пород путем отделения стружки от массива в результате по
стоянного статического воздействия на него.
Процесс резания характеризуется значительной производительностью и невысокой энергоемкостью.
Однако при резании имеет место существенный удельный вес трения, что обусловливает предпочти
тельность применения резцов для разрушения углей, а также пород крепостью f не выше 7 и
абразивностью до 15 мг.
Резцы могут быть радиальными и тангенциальными.
1. Радиальные резцы 1 (рис.10) размещаются в резцедержателях 2, по радиусу R корпуса
исполнительного органа 3, перпендикулярно к вектору скорости резания.
Рисунок 10 - Радиальные резцы
Рисунок 11 - Конструкция радиального резца
Радиальный резец (рис.11) состоит из державки 1 и головки 2. Головка снабжена твердосплавной пластинкой 3 и имеет переднюю К, заднюю L и боковые М поверхности, главную N и боковые Р режущие кромки. Державка располагается в резцедержателе 4.
В настоящее время серийно выпускаются радиальные резцы серии ЗР и ЗРД. Обозначение радиальных резцов включает в себя их исполнение и конструктивный вылет, мм. Например ЗР4.80М
Конструкция радиальных резцов приведена на рисунке 12, а параметры в таблице 1.
В настоящее время серийно выпускаются радиальные резцы серии ЗР и ЗРД. Обозначение радиальных резцов включает в себя их исполнение и конструктивный вылет, мм. Например ЗР4.80М
Конструкция радиальных резцов приведена на рисунке 12, а параметры в таблице 1.
Рисунок 12 - Конструкция радиальных резцов
2. Тангенциальные резцы 1 (рисунок 13) размещаются в резцедержателях 2, устанавливаются под острым углом к радиусу R корпуса исполнительного органа 3, и к вектору скорости резания.
Рисунок 13 - Тангенциальные резцы
Рисунок 14 - Конструкция тангенциального резца
Тангенциальный резец состоит из державки 1, головки 2, твердосплавной вставки 3 (керна). Державка 1 размещается в термически обработанной втулке 5, которая вставляется в резцедержатель 4. Резец фиксируется стопорным кольцом 6.
Ввиду того, что основная часть реакции со стороны массива на тангенциальный резец действует вдоль его оси, он может воспринимать значительные по величине нагрузки и обеспечивать разруше-ние горных пород стружками повышенного сечения, что приводит к снижению энергозатрат. Но при этом повышается динамичность действующих нагрузок.
Обозначение тангенциальных резцов, разработанных институтом Донгипроуглемаш, включает в себя их исполнение, диаметр державки и конструктивный вылет, мм. Например РД 32-70.
Конструкция тангенциальных резцов приведена на рисунке 15, а параметры в таблице 2.
Ввиду того, что основная часть реакции со стороны массива на тангенциальный резец действует вдоль его оси, он может воспринимать значительные по величине нагрузки и обеспечивать разруше-ние горных пород стружками повышенного сечения, что приводит к снижению энергозатрат. Но при этом повышается динамичность действующих нагрузок.
Обозначение тангенциальных резцов, разработанных институтом Донгипроуглемаш, включает в себя их исполнение, диаметр державки и конструктивный вылет, мм. Например РД 32-70.
Конструкция тангенциальных резцов приведена на рисунке 15, а параметры в таблице 2.
Рисунок 15 - Конструкция тангенциальных резцов
На производительность выемочных машин оказывают большое влияние надежность крепления рабочего инструмента и быстрота его замены. В настоящее время известны следующие способы крепления резцов:
1. С помощью стопорного болта (рис.16).
2. С помощью упругого фиксатора (рис.17).
1. С помощью стопорного болта (рис.16).
2. С помощью упругого фиксатора (рис.17).
Более прогрессивным способом является крепление упругими элементами различной конструкции. В качестве примера на рисунке 17 представлен узел крепления ФР6.001 на основе согнутого соответствующим образом отрезка проволоки из пружинной стали 1. Одна из сторон такой пружины входит в специальное углубление в резцедержателе 3, а другая - контактирует с хвостовиком резца 2.
3. С помощью стопорного кольца.
Современные конструкции тангенциальных резцов предусматривают наличие у них опорного буртика («юбки»), с помощью которого они опираются на выполненную соответствующим образом термически обработанную втулку 5, помещаемую в резцедержателях 4 (рис.14). Такое соединение способствует продлению срока службы резцедержателей и уменьшает вероятность попадания штыба вовнутрь, тем самым, исключая возможность заклинивания.
При изготовлении державок резцов используют, как правило, высоколегированные стали: хромокремнемарганцевые (35ХГСА и др.), хромоникелевые (45ХМ и др.) и т.д. Применение этих сталей в сочетании с соответствующей термообработкой и другими технологическими операциями позволяет обеспечить приемлемую прочность и износостойкость инструмента. В целях повышения износостойкости режущей части инструмента его оснащают пластинами, кернами или штырями из металлокерамических или наплавочных твердых сплавов.
Наибольшее распространение получили металлокерамические твердые сплавы группы ВК (вольфрамо-кобальтовые). Марки твердого сплава (ВК6, ВК8 и др.) выбирают в зависимости от механических свойств горных пород и способа их разрушения. Для кернов ряда резцов использованы вольфрамо-никеле-кобальтовые твердые сплавы ВН2К10. Для соединения твердых сплавов с корпусами инструментов используют, как правило, припайку или запрессовку.
2.2.8. Исполнительные органы
Исполнительный орган очистного комбайна предназначен для выполнения функций разрушения горного массива, дробления угля на транспортабельные куски, погрузки на призабойное транспортное средство.
В очистных комбайнах применяются шнековые, барабанные с вертикальной и горизонтальной осями вращения, корончатые и бароцепные исполнительные органы.
Требования, предъявляемые к исполнительным органам очистного комбайна:
- разрушение массива угля на транспортабельные куски с одновременной погрузкой разрушенной
горной массы на доставочные средства при простых конструктивных решениях;
- небольшое измельчение угля при малом удельном расходе энергии, что достигается путем
целесообразного выбора типа, конструкции и режима работы исполнительного органа,
режущего инструмента, схемы набора резцов и др.;
- малое пылеобразование в пределах допустимых санитарных норм, что достигается путем
применения эффективных средств пылеподавления;
- высокая производительность по разрушению и погрузке угля;
- устойчивое положение выемочной машины при работе как в плоскости пласта, так и в
перпендикулярной плоскости, что достигается правильным выбором конструктивных параметров
исполнительного органа и машины, режима работы, отсутствием чрезмерных динамических
нагрузок и др.;
- высокая надежность и долговечность;
- высокий механический к. п. д. в целях максимального использования энергии на полезную работу
(разрушение угля) при небольших непроизводительных потерях (на трение и пр.);
- простое регулирование исполнительного органа по вынимаемой мощности пласта на ходу
машины;
- самозарубка исполнительного органа в пласт и возможность выемки угля на концевых участках
очистного забоя без подготовки ниш, что позволяет исключить применение нишенарезных машин
и за счет этого резко снизить продолжительность и трудоемкость концевых операций;
- работа как по челноковой, так и по односторонней схеме;
- прямоугольная форма забоя при выемке угля;
- надежное крепление резцов в резцедержателях, удобная и быстрая замена их при износе;
- простота конструкции и технологичность изготовления, а также удобство эксплуатации;
- безопасное применение в шахтах, опасных по газу и пыли.
Добиться разработки и изготовления универсального исполнительного органа, который удовлетворял бы всем требованиям, предъявляемые к исполнительным органам, невозможно. Поэтому для различных горно-геологических условий принимаются исполнительные органы в составе очистных комбайнов, наиболее полно удовлетворяющие условиям экономичной выемки.
3. С помощью стопорного кольца.
Современные конструкции тангенциальных резцов предусматривают наличие у них опорного буртика («юбки»), с помощью которого они опираются на выполненную соответствующим образом термически обработанную втулку 5, помещаемую в резцедержателях 4 (рис.14). Такое соединение способствует продлению срока службы резцедержателей и уменьшает вероятность попадания штыба вовнутрь, тем самым, исключая возможность заклинивания.
При изготовлении державок резцов используют, как правило, высоколегированные стали: хромокремнемарганцевые (35ХГСА и др.), хромоникелевые (45ХМ и др.) и т.д. Применение этих сталей в сочетании с соответствующей термообработкой и другими технологическими операциями позволяет обеспечить приемлемую прочность и износостойкость инструмента. В целях повышения износостойкости режущей части инструмента его оснащают пластинами, кернами или штырями из металлокерамических или наплавочных твердых сплавов.
Наибольшее распространение получили металлокерамические твердые сплавы группы ВК (вольфрамо-кобальтовые). Марки твердого сплава (ВК6, ВК8 и др.) выбирают в зависимости от механических свойств горных пород и способа их разрушения. Для кернов ряда резцов использованы вольфрамо-никеле-кобальтовые твердые сплавы ВН2К10. Для соединения твердых сплавов с корпусами инструментов используют, как правило, припайку или запрессовку.
2.2.8. Исполнительные органы
Исполнительный орган очистного комбайна предназначен для выполнения функций разрушения горного массива, дробления угля на транспортабельные куски, погрузки на призабойное транспортное средство.
В очистных комбайнах применяются шнековые, барабанные с вертикальной и горизонтальной осями вращения, корончатые и бароцепные исполнительные органы.
Требования, предъявляемые к исполнительным органам очистного комбайна:
- разрушение массива угля на транспортабельные куски с одновременной погрузкой разрушенной
горной массы на доставочные средства при простых конструктивных решениях;
- небольшое измельчение угля при малом удельном расходе энергии, что достигается путем
целесообразного выбора типа, конструкции и режима работы исполнительного органа,
режущего инструмента, схемы набора резцов и др.;
- малое пылеобразование в пределах допустимых санитарных норм, что достигается путем
применения эффективных средств пылеподавления;
- высокая производительность по разрушению и погрузке угля;
- устойчивое положение выемочной машины при работе как в плоскости пласта, так и в
перпендикулярной плоскости, что достигается правильным выбором конструктивных параметров
исполнительного органа и машины, режима работы, отсутствием чрезмерных динамических
нагрузок и др.;
- высокая надежность и долговечность;
- высокий механический к. п. д. в целях максимального использования энергии на полезную работу
(разрушение угля) при небольших непроизводительных потерях (на трение и пр.);
- простое регулирование исполнительного органа по вынимаемой мощности пласта на ходу
машины;
- самозарубка исполнительного органа в пласт и возможность выемки угля на концевых участках
очистного забоя без подготовки ниш, что позволяет исключить применение нишенарезных машин
и за счет этого резко снизить продолжительность и трудоемкость концевых операций;
- работа как по челноковой, так и по односторонней схеме;
- прямоугольная форма забоя при выемке угля;
- надежное крепление резцов в резцедержателях, удобная и быстрая замена их при износе;
- простота конструкции и технологичность изготовления, а также удобство эксплуатации;
- безопасное применение в шахтах, опасных по газу и пыли.
Добиться разработки и изготовления универсального исполнительного органа, который удовлетворял бы всем требованиям, предъявляемые к исполнительным органам, невозможно. Поэтому для различных горно-геологических условий принимаются исполнительные органы в составе очистных комбайнов, наиболее полно удовлетворяющие условиям экономичной выемки.
Шнековые исполнительные органы
Рисунок 18 - Шнековый исполнительный орган
1 - спиралевидные лопасти;
2 - барабан (корпус);
3 - лобовина;
4 - пропускные отверстия (окна);
5 - резцедержатель;
6 - резец.
1 - спиралевидные лопасти;
2 - барабан (корпус);
3 - лобовина;
4 - пропускные отверстия (окна);
5 - резцедержатель;
6 - резец.
Крепление шнека на валу поворотного редуктора производится посредством ступицы и оединительного устройства, расположенного в барабане (корпусе). Соединение корпуса шнека со спиралевидными лопастями осуществляется сваркой. К лопастям и лобовине крепятся резцедержатели (кулаки).
Рисунок 19 - Схема перемещения отбитой горной массы лопастями шнекового исполнительного органа.
Отделенная комбайном 2 горная масса перемещается в осевом направлении на конвейер 3 за счет спирального движения лопастей 1 (рис.19). Со стороны забоя лобовина закрывается съемной крышкой с окнами 4, для передачи отбитой массы к лопастям 1 (рис.18).
Самозарубывающиеся шнеки на торце лобовины имеют резцы, обеспечивающие внедрение исполнительного органа в массив при самозарубке.
Шнековые ИО можно классифицировать следующим образом:
1) по числу погрузочных лопастей - с двумя, тремя и четырьмя лопастями;
2) по направлению навивки спиралевидных лопастей - с левым и правым направлением;
3) по шагу спиралевидных лопастей - с постоянным или переменным шагом. Их использование при рациональных параметрах способствует повышению погрузочной способности ИО, что особо важно для шнеков с малыми значениями номинального диаметра;
4) по типу резцов на лопастях - на оснащенные радиальными или тангенциальными резцами.
Самозарубывающиеся шнеки на торце лобовины имеют резцы, обеспечивающие внедрение исполнительного органа в массив при самозарубке.
Шнековые ИО можно классифицировать следующим образом:
1) по числу погрузочных лопастей - с двумя, тремя и четырьмя лопастями;
2) по направлению навивки спиралевидных лопастей - с левым и правым направлением;
3) по шагу спиралевидных лопастей - с постоянным или переменным шагом. Их использование при рациональных параметрах способствует повышению погрузочной способности ИО, что особо важно для шнеков с малыми значениями номинального диаметра;
4) по типу резцов на лопастях - на оснащенные радиальными или тангенциальными резцами.
Рисунок 20 - Порядок отработки забоя шнековыми исполнительными органами
Для обеспечения регулирования положения исполнительного органа по мощности пласта применяются два шнековых исполнительных органа 1, размещенных на поворотных редукторах. Для повышения эффективности погрузки отделенной горной массы шнековые исполнительные органы могут снабжаться дополнительными погрузочными щитами 2.
Для обеспечения непрерывности линии резания по ширине захвата В3 исполнительного органа выполняется схема набора резцов (рис.21). При этом рабочая ширина органа Ви, определяемая как максимальное расстояние между режущими кромками резцов, расположенных в зоне противоположных торцов ИО, должна быть несколько больше, чем ширина захвата В3.
Для обеспечения непрерывности линии резания по ширине захвата В3 исполнительного органа выполняется схема набора резцов (рис.21). При этом рабочая ширина органа Ви, определяемая как максимальное расстояние между режущими кромками резцов, расположенных в зоне противоположных торцов ИО, должна быть несколько больше, чем ширина захвата В3.
Рисунок 21 - Схема набора резцов
Номинальный диаметр Dн (м) для шнековых органов в соответствии с ОСТ 12.44.286-85 «Шнеки очистных узкозахватных комбайнов. Типы и основные размеры» должен выбираться из следующего ряда: 0,5; 0,56; 0,63; 0,71; 0,8; 0,9; 1,0; 1,12; 1,25; 1,4; 1,6; 1,8; 2,0; 2,3.
Число погрузочных лопастей N3 для шнеков рекомендуется принимать равным двум, трем или четырем. При этом число лопастей увеличивают с повышением параметра Dи.
Для шнековых органов величину В3 принято принимать равной 0,5; 0,63; 0,7; 0,8 или 1,0 м.
Достоинства шнековых исполнительных органов:
- простота конструкции;
- высокая производительность;
- сочетание функций разрушения и погрузки;
- плавная регулировка по вынимаемой мощности пласта (за счет поворотных редукторов) на ходу машины;
- возможность работы как по односторонней так и по челноковой схеме;
- возможность самозарубки в пласт.
Недостатки шнековых исполнительных органов:
- относительно высокие удельные энергозатраты (разрушение пласта вкрест напластования);
- повышенное пылеобразование;
- низкая сортность.
Барабаный исполнительный орган с вертикальной осью вращения
Барабанные выемочно-погрузочные органы с вертикальной осью обеспечивают разрушение массива по напластованию в сторону открытой поверхности забоя.
Число погрузочных лопастей N3 для шнеков рекомендуется принимать равным двум, трем или четырем. При этом число лопастей увеличивают с повышением параметра Dи.
Для шнековых органов величину В3 принято принимать равной 0,5; 0,63; 0,7; 0,8 или 1,0 м.
Достоинства шнековых исполнительных органов:
- простота конструкции;
- высокая производительность;
- сочетание функций разрушения и погрузки;
- плавная регулировка по вынимаемой мощности пласта (за счет поворотных редукторов) на ходу машины;
- возможность работы как по односторонней так и по челноковой схеме;
- возможность самозарубки в пласт.
Недостатки шнековых исполнительных органов:
- относительно высокие удельные энергозатраты (разрушение пласта вкрест напластования);
- повышенное пылеобразование;
- низкая сортность.
Барабаный исполнительный орган с вертикальной осью вращения
Барабанные выемочно-погрузочные органы с вертикальной осью обеспечивают разрушение массива по напластованию в сторону открытой поверхности забоя.
Рисунок 22 - Общий вид барабанного исполни-тельного органа с вертикальной осью вращения
1 - верхний барабан
2 - выдвижной барабан
3 - нижний барабан
4 - выдвижная турель
5 - режуще-приводная цепь
6 - гидродомкрат
1 - верхний барабан
2 - выдвижной барабан
3 - нижний барабан
4 - выдвижная турель
5 - режуще-приводная цепь
6 - гидродомкрат
Исполнительный орган разделен турелью 5 на нижнюю и верхнюю группы. Нижняя группа выполнена в виде барабана 7, а верхняя состоит из выдвижного 3 и неподвижного в осевом направ-лении 2 барабанов. Элементы 7 и 2 приводятся во вращение от звездочек 4 и 6 режуще-приводной цепью 1, в кулаках (резцедержателях) которой вставлены резцы, разрушающие массив в зоне расположения этой цепи. Элемент 3 регулируется по мощности пласта гидродомкратом 8.
Разрушение массива происходит по напластованию в сторону открытой поверхности забоя, а направления резания и погрузки применительно к верхней пачке угля достаточно близки.
Достоинства барабанного исполнительного органа с вертикальной осью вращения:
- низкие удельные энергозатраты;
- высокая сортность угля;
- низкое пылеобразование;
- высокая устойчивость комбайна;
- повышенная устойчивость кровли;
- плавная регулировка по вынимаемой мощности пласта;
- возможность работы как по односторонней так и по челноковой схеме;
- возможность самозарубки в пласт.
Недостатки барабанного исполнительного органа с вертикальной осью вращения:
- плохие погрузочные свойства;
- сложность конструкции;
- сложность удаления разрушенного угля из зоны выдвижного барабана (заштыбовка);
- затрудненные условия выгрузки угля из зоны, находящейся ниже борта конвейера;
- практическая невозможность конструктивного обеспечения внутреннего орошения.
Область эффективного применения рассматриваемых исполнительных органов - тонкие пологонаклонные пласты крепких и вязких углей и антрацитов.
Барабанный исполнительный орган с горизонтальной осью вращения
Барабанные исполнительные органы с горизонтальной осью вращения разрушают массив вкрест напластования, что снижает эффективность процесса разрушения по сравнению с барабанами с вертикальной осью. Использование на одном комбайне, как правило, двух барабанов, регулирование по мощности пласта за счет подвижности каждого из них обеспечивает достаточно хорошую приспособленность таких ИО к обработке границ «уголь - вмещающие породы».
Барабанный исполнительный орган с горизонтальной осью вращения (рис.23) состоит из барабана 2 со ступицей 1 на котором расположены резцедержатели 3. В резцедержателях крепятся резцы 4 при помощи болтового крепления.
Достоинства барабанного исполнительного органа с вертикальной осью вращения:
- низкие удельные энергозатраты;
- высокая сортность угля;
- низкое пылеобразование;
- высокая устойчивость комбайна;
- повышенная устойчивость кровли;
- плавная регулировка по вынимаемой мощности пласта;
- возможность работы как по односторонней так и по челноковой схеме;
- возможность самозарубки в пласт.
Недостатки барабанного исполнительного органа с вертикальной осью вращения:
- плохие погрузочные свойства;
- сложность конструкции;
- сложность удаления разрушенного угля из зоны выдвижного барабана (заштыбовка);
- затрудненные условия выгрузки угля из зоны, находящейся ниже борта конвейера;
- практическая невозможность конструктивного обеспечения внутреннего орошения.
Область эффективного применения рассматриваемых исполнительных органов - тонкие пологонаклонные пласты крепких и вязких углей и антрацитов.
Барабанный исполнительный орган с горизонтальной осью вращения
Барабанные исполнительные органы с горизонтальной осью вращения разрушают массив вкрест напластования, что снижает эффективность процесса разрушения по сравнению с барабанами с вертикальной осью. Использование на одном комбайне, как правило, двух барабанов, регулирование по мощности пласта за счет подвижности каждого из них обеспечивает достаточно хорошую приспособленность таких ИО к обработке границ «уголь - вмещающие породы».
Барабанный исполнительный орган с горизонтальной осью вращения (рис.23) состоит из барабана 2 со ступицей 1 на котором расположены резцедержатели 3. В резцедержателях крепятся резцы 4 при помощи болтового крепления.
Рисунок 23 - Барабанные исполнительные органы с горизонтальной осью вращения
Барабан предназначен для размещения резцедержателей. Резцедержатели предназначены для фиксации и
задания направления резцов. Резцедержатели крепятся к барабану посредством сварки. Резцы
предназначены для разрушения угольного массива. Ступица служит для посадки и крепления барабана на
выходном валу редуктора режущей части комбайна.
Барабанные с горизонтальной осью органы, как и с вертикальной осью, могут приводиться во
вращательное движение зубчатой передачей (комбайны «Поиск 2Р») или режуще-приводной цепью
(«Темп 1»). Последний вариант обладает недостатками, указанными выше применительно к верти-
кальным барабанам, а также наличием низкого КПД из-за трения движущейся цепи о направляющие
элементы.
Рассматриваемые выемочные органы не обеспечивают погрузку отделенной горной массы и поэтому
применяются в конструкциях очистных комбайнов для выемки пластов с углами падения
35-90°, где уголь удаляется из зоны работы ИО самотеком под действием сил тяжести. Следует отметить,
что для указанных пластов традиционными технологическими схемами работы комбайнов, как правило,
самозарубка и челноковая схема не предусматриваются.
Для барабанов с горизонтальной осью наиболее часто принимают В3 = 0,9 м или В3 = 1,0 м.
Корончатый исполнительный орган
Буровая коронка (рис.24) применена в узкозахватном комбайне БК-52, а также в комбайнах БКТ и 2КЦТГ.
Состоит из ступицы для крепления на валу редуктора 1, взламывателя керна 2, лопастей 3, резцов 4.
Коронка вырезает керн угля, образуя глубокую и узкую (шириной 60 мм) кольцевую щель. Вырезанный
керн взламывается резцами, расположенными внутри коронки, и грузится через боковые окна в коронке
на забойный конвейер. Скорость вращения коронки в комбайне 50 об/мин.
Преимущества бурового исполнительного органа:
- малое пылеобразование; хорошая сортность угля (выход класса 0-6 мм составляет 15-25%);
- низкие удельные энергозатраты (0,2-0,6 кВт-ч/м3); компактность и простота конструкции;
- осуществление зарубки, отбойки и погрузки угля одним исполнительным органом;
- возможность применения на крепких углях и антрацитах.
Недостатки:
- необходимость дополнительных отбойных устройств для оформления забоя;
- сложность замены резцов;
- невозможность самозарубки в массив угля.
Рисунок 24 - Корончатый исполнительный орган
Бароцепной исполнительный орган
В качестве примера рассмотрим основные конструктивные особенности П-образной направляющей рамы комбайна «Кировец 2КГ», в ручьях которой размещены цепной кольцевой ИО и кольцевая погрузочная цепь.
В качестве примера рассмотрим основные конструктивные особенности П-образной направляющей рамы комбайна «Кировец 2КГ», в ручьях которой размещены цепной кольцевой ИО и кольцевая погрузочная цепь.
Рис. 25 - Конструкция бароцепного исполнительного органа.
Эта рама включает (рис.25) две плос-кие щеки 1 и 2, соединенные с одной стороны дугами 3 и 4, а с другой - надетыми на брусья поворотной голов-ки редуктора. Каждая щека состоит из двух продольных брусьев 5 и 6 прямоугольного сечения, к которым при-креплены с двух сторон плиты. Высту-пающие части плит с брусьями и съемными накладками 7, планками 8 образуют направляющие ручьи для режущей и погрузочной цепей. Планки 8 в заднем ручье удерживают погру-зочную цепь от выжимания углем. Регулировка натяжения цепей произ-водится винтовыми устройствами 9 раздельно, т.к. цепи вытягиваются различно. При ступенчатом изменении высоты ИО с целью его настройки на определенную вынимаемую мощность Нр меняют дуги 3 и 4, утюги 10 и вставки 11 на поворотной головке.
Рис. 26 - Фрагмент режущей цепи, схема набора резцов и формирование стружки на резцах.
Для таких исполнительных органов применяется преимущественно одношарнирная режущая цепь (рис.26) в виде резцедержателей 1, соединенных с планками 2 с помощью валиков 3, удерживаемых от выпадания пружинными стопорными кольцами. Радиальные резцы в гнездах резцедержателей крепятся стопорными болтами.
К числу основных недостатков цепных кольцевых ИО относятся:
- низкий КПД и большой износ подвижно сопрягаемых поверхностей, из-за наличия значительных сил трения между цепями и направляющими;
- отсутствие возможности регулирования высоты органа в процессе работы, что предъявляет требование наличия самообрушения пачки угля у кровли;
- значительное измельчение угля в кольцевой зарубной щели из-за работы большого числа резцов с малыми значениями толщин стружки и шагов резания;
- низкая транспортирующая способность режущей цепи при удалении отделенного и разрых ленного угля из зарубной щели, что при нерациональных соотношениях между скоростями резания и подачи, может приводить к заштыбовке органа;
- требуется подсистема погрузки отбитой горной массы.
Эти исполнительные органы не приспособлены к самозарубке и челноковой схеме работы.
ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ:
1. Назовите характеристики разрушаемости угольных пластов.
2. Назовите назначение, условия применения и типы резцового инструмента.
3. Как может располагаться резцовый инструмент относительно радиуса корпуса исполнительного органа?
4. Назовите основные элементы радиального и тангенциального резца.
5. Назовите способы крепления резцов.
6. Перечислите требования, предъявляемые к исполнительным органам очистного комбайна.
7. Объясните конструкцию шнекового исполнительного органа.
8. Приведите классификацию шнековых исполнительных органов.
9. Назовите стандартные значения ширины захвата шнековых исполнительных органов.
10. Назовите достоинства и недостатки шнековых исполнительных органов.
11. Объясните конструкцию барабанного исполнительного органа с вертикальной осью вращения.
12. Назовите достоинства и недостатки барабанного исполнительного органа с вертикальной осью вращения.
13. Объясните конструкцию барабанного исполнительного органа с горизонтальной осью вращения.
14. Назовите область применения барабанного исполнительного органа с горизонтальной осью вращения.
15. Объясните конструкцию корончатого исполнительного органа.
16. Назовите достоинства и недостатки корончатого исполнительного органа.
17. Объясните конструкцию бароцепного исполнительного органа.
18. Назовите достоинства и недостатки бароцепного исполнительного органа.
- низкий КПД и большой износ подвижно сопрягаемых поверхностей, из-за наличия значительных сил трения между цепями и направляющими;
- отсутствие возможности регулирования высоты органа в процессе работы, что предъявляет требование наличия самообрушения пачки угля у кровли;
- значительное измельчение угля в кольцевой зарубной щели из-за работы большого числа резцов с малыми значениями толщин стружки и шагов резания;
- низкая транспортирующая способность режущей цепи при удалении отделенного и разрых ленного угля из зарубной щели, что при нерациональных соотношениях между скоростями резания и подачи, может приводить к заштыбовке органа;
- требуется подсистема погрузки отбитой горной массы.
Эти исполнительные органы не приспособлены к самозарубке и челноковой схеме работы.
ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ:
1. Назовите характеристики разрушаемости угольных пластов.
2. Назовите назначение, условия применения и типы резцового инструмента.
3. Как может располагаться резцовый инструмент относительно радиуса корпуса исполнительного органа?
4. Назовите основные элементы радиального и тангенциального резца.
5. Назовите способы крепления резцов.
6. Перечислите требования, предъявляемые к исполнительным органам очистного комбайна.
7. Объясните конструкцию шнекового исполнительного органа.
8. Приведите классификацию шнековых исполнительных органов.
9. Назовите стандартные значения ширины захвата шнековых исполнительных органов.
10. Назовите достоинства и недостатки шнековых исполнительных органов.
11. Объясните конструкцию барабанного исполнительного органа с вертикальной осью вращения.
12. Назовите достоинства и недостатки барабанного исполнительного органа с вертикальной осью вращения.
13. Объясните конструкцию барабанного исполнительного органа с горизонтальной осью вращения.
14. Назовите область применения барабанного исполнительного органа с горизонтальной осью вращения.
15. Объясните конструкцию корончатого исполнительного органа.
16. Назовите достоинства и недостатки корончатого исполнительного органа.
17. Объясните конструкцию бароцепного исполнительного органа.
18. Назовите достоинства и недостатки бароцепного исполнительного органа.
2.2.9. Передаточные механизмы
В состав большинства силовых подсистем выемочных комбайнов и других горных машин входят редукторные группы или отдельные редукторы. Редукторные группы являются передаточ-ными механизмами и представляют собой совокупность подвижно или жестко соединенных редукторов в отдельных корпусах.
Основной функцией передаточных механизмов является обеспечение передачи движения от электродвигателей к рабочим органам с необходимыми передаточными числами и регулирование ИО относительно почвы и кровли пласта.
В состав большинства силовых подсистем выемочных комбайнов и других горных машин входят редукторные группы или отдельные редукторы. Редукторные группы являются передаточ-ными механизмами и представляют собой совокупность подвижно или жестко соединенных редукторов в отдельных корпусах.
Основной функцией передаточных механизмов является обеспечение передачи движения от электродвигателей к рабочим органам с необходимыми передаточными числами и регулирование ИО относительно почвы и кровли пласта.
Передаточный механизм должен отвечать следующим основным требованиям:
1. Наличие короткой кинематической цепи с минимальным количеством силовых элементов.
2. Обеспечение возможности получения нескольких (по меньшей мере двух) значений передаточных чисел для реализации рациональных режимов работы (высокая производительность, низкие удельные энергозатраты) при разных условиях эксплуатации на основе сменных зубчатых колесили переключаемого блока зубчатых передач.
3. Обладать заданной надежностью и долговечностью (не менее 5000 ч).
4. Обеспечивать бесступенчатое регулирование исполнительного органа по вынимаемой мощности Пласта.
5. Иметь минимальные габариты, стоимость изготовления и эксплуатации, быть технологичным в ремонте и удобным в обслуживании.
6. Иметь муфту выключения исполнительного органа, которая необходима для обеспечения его безопасного обслуживания.
7. Обеспечивать высокий - не менее 0,9 - к. п. д.
8. Иметь надежные уплотнения, исключающие утечку смазки и проникновение внутрь пыли из окружающей среды; принудительную смазку зубчатых колес и подшипников.
Корпуса редукторов должны быть прочными и жесткими - это обычно корпуса из стального литья (например, из стали марки 35МАФЛ), цельные, неразъемные. Они выполняются с внутренними связями и ребрами. Корпуса редукторов не должны иметь резких перепадов в толщинах сопрягаемых стенок.
В редукторах могут быть использованы разные типы подшипников. Для тяжелонагруженных подсистем привода ИО наиболее широко применяют радиальные двухрядные сферические роликовые подшипники. Они могут воспринимать одновременно и осевые нагрузки в обоих направлениях, не превышающие 25 % неиспользованной допустимой радиальной нагрузки.
Для охлаждения масла в редукторах приводов исполнительных органов могут выполняться каналы для подвода воды, используемой для последующего орошения.
Схемы и карты смазки
Смазка передаточного механизма и комбайна в целом является одним из факторов, опреде-ляющих срок его службы и надежность.
В очистных комбайнах наибольшее применение получили, три системы смазки:
1. Принудительная, путем подачи смазочной жидкости к точкам смазки насосом. Система смазки широко применяется в редукторах.
2. Заправка густой смазкой камер подшипников и зубчатых передач, доступ к которым затруднен или в которых не удается сохранить смазку во время работы. Наиболее характерным примером использования густой смазки являются подшипники электродвигателя и цапфы поворотных редукторов.
Для смазки изолированных подшипниковых узлов осуществляется их шпринцевание через прессмасленки (например, пластичной смазкой «Литол-24» для тихоходных узлов или
ЦИАТИМ-203 - для быстроходных ).
3. Смазка быстровращающихся передач разбрызгиванием при вращении рабочих колес редукторов. При смазке окунанием и разбрызгиванием цилиндрические зубчатые колеса должны быть погружены в масляную ванну на величину не более 3-х модулей, чтобы уменьшить сопротивление вращению и ограничить нагрев масла. Для смазки конической передачи колесо должно погружаться в масло по всей длине зуба. Шестерни в масляную ванну обычно не погружают.
Жидкая смазка трущихся поверхностей производится например, трансмиссионным маслом ТАП-15В с соответствующими присадками типа КП-2 (до 10%) для придания маслам антикор-розионных свойств. Допускается смазка «Шахтол», которая представляет собой однородную вязкую жидкость черного цвета, обладает высокими смазочными и антикоррозионными свойствами.
Большое значение имеет чистота смазки, поэтому ее следует хранить и переносить только в специальной таре, а заливать только с помощью специальных устройств. Особое внимание следует обращать на заливаемую в гидропривод рабочую жидкость. Ее сорт и степень очистки должны строго соответствовать требованиям руководства по эксплуатации. В противном случае гидропривод греется, изнашивается и быстро выходит из строя.
Для уменьшения абразивного износа в редукторы в сливных пробках встраиваются магнитные элементы для улавливания продуктов износа. Встраиваются также фильтры, вводится промывка картеров, очистка и замена смазки. Целесообразным следует считать применение устройств для очистки смазки, например, с помощью центрифуг.
Большое внимание должно уделяться уплотнительным узлам, предотвращающим утечки, перетечки в смежные полости и засорение масла.
В качестве рабочей жидкости гидросистем, которая является, одновременно, и смазочной жидкостью, применяется масло индустриальное типа И-40А, И-50А с соответствующими присадками типа КП-2 (до 5%).
Густая смазка ЦИАТИМ-203 отличается высокими пластичными и антифрикционными свойствами, имеет температуру каплепадения не менее 150 °С и может применяться при рабочей температуре не свыше 90 °С. Она используется для смазки опор электродвигателей и зубчатых муфт, которые отличаются повышенными рабочими температурами и повышенной трудностью удержания в них смазки.
Густая смазка «1-13 жировая», «Литол-24» применяется в подвижных соединениях с рабочей температурой до 50 "С, которыми являются опоры поворотных редукторов.
Масло ТАП-15В (ТСп-10) является трансмиссионным автомобильным и предназначено для смазки зубчатых колес и подшипников, работающих в широком диапазоне нагрузок и температур - oт -25 °С до +70 °С. Для повышения антикоррозионных свойств в это масло добавляется присадка КП-2 в количестве 10 %.
В системах перемещения очистного комбайна и регулирования положения исполнительного органа в качестве рабочей жидкости применяется масло индустриальное И-40А о добавлением 5 % присадки КП-2.
Пополнение смазки во всех местах смазки комбайна должно производиться ежесуточно за исключением подшипников электродвигателей. При этом контроль заполнения мест смазки осуществляется с помощью контрольных пробок, щупов или по прекращению подачи смазки в соответствующую камеру.
Места смазки, количество смазочных материалов, их марки, периодичность замены и пополнения устанавливаются картой и схемой смазки.
В качестве примера на рисунке 28 приведена схема смазки комбайна УКД200, а в таблице 3 карта смазки.
ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ
1. Для чего предназначен передаточный механизм?
2. Назовите основные требования, предъявляемые к передаточным механизмам.
3. Какие кинематические цепи присутствуют в передаточных механизмах? Назовите основные типы кинематических связей.
4. Каким образом выполняются корпуса редукторов?
5. Назовите основные виды смазки передаточных механизмов. Дайте характеристику.
6. Дайте характеристику и приведите область применения смазочных жидкостей.
7. Как производится контроль за количеством смазочной жидкости?
8. Объясните карту и схему смазки комбайна УКД200 (рис.28, табл.3)
1. Наличие короткой кинематической цепи с минимальным количеством силовых элементов.
2. Обеспечение возможности получения нескольких (по меньшей мере двух) значений передаточных чисел для реализации рациональных режимов работы (высокая производительность, низкие удельные энергозатраты) при разных условиях эксплуатации на основе сменных зубчатых колесили переключаемого блока зубчатых передач.
3. Обладать заданной надежностью и долговечностью (не менее 5000 ч).
4. Обеспечивать бесступенчатое регулирование исполнительного органа по вынимаемой мощности Пласта.
5. Иметь минимальные габариты, стоимость изготовления и эксплуатации, быть технологичным в ремонте и удобным в обслуживании.
6. Иметь муфту выключения исполнительного органа, которая необходима для обеспечения его безопасного обслуживания.
7. Обеспечивать высокий - не менее 0,9 - к. п. д.
8. Иметь надежные уплотнения, исключающие утечку смазки и проникновение внутрь пыли из окружающей среды; принудительную смазку зубчатых колес и подшипников.
Корпуса редукторов должны быть прочными и жесткими - это обычно корпуса из стального литья (например, из стали марки 35МАФЛ), цельные, неразъемные. Они выполняются с внутренними связями и ребрами. Корпуса редукторов не должны иметь резких перепадов в толщинах сопрягаемых стенок.
В редукторах могут быть использованы разные типы подшипников. Для тяжелонагруженных подсистем привода ИО наиболее широко применяют радиальные двухрядные сферические роликовые подшипники. Они могут воспринимать одновременно и осевые нагрузки в обоих направлениях, не превышающие 25 % неиспользованной допустимой радиальной нагрузки.
Для охлаждения масла в редукторах приводов исполнительных органов могут выполняться каналы для подвода воды, используемой для последующего орошения.
Схемы и карты смазки
Смазка передаточного механизма и комбайна в целом является одним из факторов, опреде-ляющих срок его службы и надежность.
В очистных комбайнах наибольшее применение получили, три системы смазки:
1. Принудительная, путем подачи смазочной жидкости к точкам смазки насосом. Система смазки широко применяется в редукторах.
2. Заправка густой смазкой камер подшипников и зубчатых передач, доступ к которым затруднен или в которых не удается сохранить смазку во время работы. Наиболее характерным примером использования густой смазки являются подшипники электродвигателя и цапфы поворотных редукторов.
Для смазки изолированных подшипниковых узлов осуществляется их шпринцевание через прессмасленки (например, пластичной смазкой «Литол-24» для тихоходных узлов или
ЦИАТИМ-203 - для быстроходных ).
3. Смазка быстровращающихся передач разбрызгиванием при вращении рабочих колес редукторов. При смазке окунанием и разбрызгиванием цилиндрические зубчатые колеса должны быть погружены в масляную ванну на величину не более 3-х модулей, чтобы уменьшить сопротивление вращению и ограничить нагрев масла. Для смазки конической передачи колесо должно погружаться в масло по всей длине зуба. Шестерни в масляную ванну обычно не погружают.
Жидкая смазка трущихся поверхностей производится например, трансмиссионным маслом ТАП-15В с соответствующими присадками типа КП-2 (до 10%) для придания маслам антикор-розионных свойств. Допускается смазка «Шахтол», которая представляет собой однородную вязкую жидкость черного цвета, обладает высокими смазочными и антикоррозионными свойствами.
Большое значение имеет чистота смазки, поэтому ее следует хранить и переносить только в специальной таре, а заливать только с помощью специальных устройств. Особое внимание следует обращать на заливаемую в гидропривод рабочую жидкость. Ее сорт и степень очистки должны строго соответствовать требованиям руководства по эксплуатации. В противном случае гидропривод греется, изнашивается и быстро выходит из строя.
Для уменьшения абразивного износа в редукторы в сливных пробках встраиваются магнитные элементы для улавливания продуктов износа. Встраиваются также фильтры, вводится промывка картеров, очистка и замена смазки. Целесообразным следует считать применение устройств для очистки смазки, например, с помощью центрифуг.
Большое внимание должно уделяться уплотнительным узлам, предотвращающим утечки, перетечки в смежные полости и засорение масла.
В качестве рабочей жидкости гидросистем, которая является, одновременно, и смазочной жидкостью, применяется масло индустриальное типа И-40А, И-50А с соответствующими присадками типа КП-2 (до 5%).
Густая смазка ЦИАТИМ-203 отличается высокими пластичными и антифрикционными свойствами, имеет температуру каплепадения не менее 150 °С и может применяться при рабочей температуре не свыше 90 °С. Она используется для смазки опор электродвигателей и зубчатых муфт, которые отличаются повышенными рабочими температурами и повышенной трудностью удержания в них смазки.
Густая смазка «1-13 жировая», «Литол-24» применяется в подвижных соединениях с рабочей температурой до 50 "С, которыми являются опоры поворотных редукторов.
Масло ТАП-15В (ТСп-10) является трансмиссионным автомобильным и предназначено для смазки зубчатых колес и подшипников, работающих в широком диапазоне нагрузок и температур - oт -25 °С до +70 °С. Для повышения антикоррозионных свойств в это масло добавляется присадка КП-2 в количестве 10 %.
В системах перемещения очистного комбайна и регулирования положения исполнительного органа в качестве рабочей жидкости применяется масло индустриальное И-40А о добавлением 5 % присадки КП-2.
Пополнение смазки во всех местах смазки комбайна должно производиться ежесуточно за исключением подшипников электродвигателей. При этом контроль заполнения мест смазки осуществляется с помощью контрольных пробок, щупов или по прекращению подачи смазки в соответствующую камеру.
Места смазки, количество смазочных материалов, их марки, периодичность замены и пополнения устанавливаются картой и схемой смазки.
В качестве примера на рисунке 28 приведена схема смазки комбайна УКД200, а в таблице 3 карта смазки.
ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ
1. Для чего предназначен передаточный механизм?
2. Назовите основные требования, предъявляемые к передаточным механизмам.
3. Какие кинематические цепи присутствуют в передаточных механизмах? Назовите основные типы кинематических связей.
4. Каким образом выполняются корпуса редукторов?
5. Назовите основные виды смазки передаточных механизмов. Дайте характеристику.
6. Дайте характеристику и приведите область применения смазочных жидкостей.
7. Как производится контроль за количеством смазочной жидкости?
8. Объясните карту и схему смазки комбайна УКД200 (рис.28, табл.3)
2.2.10. Силовое оборудование выемочных машин
В очистных комбайнах применяются следующие виды приводов: электрический, пневматический и гидравлический (водяная турбина для горных машин гидрошахт). Привод включает в себя, как правило, силовое оборудование (двигатель), устройства для подвода энергии и управления приводом.
Электрический привод, работающий на переменном трехфазном электрическом токе, применяется почти повсеместно при разработке пологих и наклонных пластов. При разработке крутых пластов он применяется там, где это разрешается по условиям безопасности, в остальных случаях применяется пневматическая энергия.
Основным является напряжение 660 В и 1140 В, (в последующем 3,3 кВ), что позволяет улучшить энергоснабжение очистных комбайнов и повысить их мощность. Широкое распространение электро-привода в очистных комбайнах обусловлено его преимуществами: большой мощностью и высоким
к. п. д.; компактностью; простотой канализации электроэнергии, а также управления электроприводом и его защиты; возможностью получения энергии из сети, питаемой централизованными мощными источниками энергии.
Основные требования к электродвигателям очистных комбайнов заключаются в следующем:
1. Электродвигатель должен быть рудничным, взрывозащищенным, трехфазным, асинхронным, короткозамкнутым. Это обеспечивает его максимальную простоту и надежность, а также возможность применения в шахтах, опасных по взрыву метана или угольной пыли.
2. Электродвигатель должен иметь: номинальное напряжение 660 В с возможностью его переключения на 1140 В; частоту вращения ротора, близкую к 1500 об/мин; небольшие габариты, особенно по высоте, обеспечивающие возможность применения комбайнов в условиях тонких пластов; номинальную мощность как можно большей величины, так как она определяет наибольшую возможную сменную производительность комбайна; максимальный вращающий момент такой величины, какую может передать передаточный механизм, что необходимо для преодоления крепких включений в пласте; начальный пусковой момент, обеспечивающий надежный запуск очистного комбайна под нагрузкой; прочность корпуса, обеспечивающую передачу усилий от механизма перемещения к передаточному механизму, между которыми обычно расположен электродвигатель; каналы и камеры для прокладки питающих его проводов, а также циркуляционные каналы для среды, охлаждающей двигатель; пополнение смазки в подшипниках ротора без разборки электродвигателя.
Пневматический привод в тех же габаритах имеет значительно меньшую мощность, невысокий к. п. д., более сложное и менее надежное управление.
Электродвигатели очистных комбайнов классифицируются:
1. По виду системы охлаждения:
ЭДК - необдуваемые (с внутренней циркуляцией воздуха);
ЭДКО - с наружным обдувом;
ЭКВ - с водяным охлаждением;
Расшифровка обозначений следующая: Э - электрический; Д - двигатель;
К - комбайновый; О - обдуваемый, с воздушным охлаждением; В - с водяным
охлаждением;
2. По высоте корпуса, измеренной в дециметрах без учета местных выступов на нем: 3,5; 4; 5;
3. По ширине корпуса: - нормальные - ширина корпуса составляет 720-780 мм;
- узкие ширина - корпуса составляет 400-500 мм.
В маркировке электродвигателя вначале указывают его тип и габарит по высоте, а затем, после тире, проставляют его мощность; после второго тире - порядковый номер модернизации, а в некоторых случаях и группу климатического исполнения.
Например, ЭКВ4-160-2У5 - электрический комбайновый водяное охлаждение, 4 (дм) высота корпуса (400 мм), 160 кВт - мощность двигателя, 2 - номер модернизации, У5 - группа климатического исполнения.
В очистных комбайнах применяются следующие виды приводов: электрический, пневматический и гидравлический (водяная турбина для горных машин гидрошахт). Привод включает в себя, как правило, силовое оборудование (двигатель), устройства для подвода энергии и управления приводом.
Электрический привод, работающий на переменном трехфазном электрическом токе, применяется почти повсеместно при разработке пологих и наклонных пластов. При разработке крутых пластов он применяется там, где это разрешается по условиям безопасности, в остальных случаях применяется пневматическая энергия.
Основным является напряжение 660 В и 1140 В, (в последующем 3,3 кВ), что позволяет улучшить энергоснабжение очистных комбайнов и повысить их мощность. Широкое распространение электро-привода в очистных комбайнах обусловлено его преимуществами: большой мощностью и высоким
к. п. д.; компактностью; простотой канализации электроэнергии, а также управления электроприводом и его защиты; возможностью получения энергии из сети, питаемой централизованными мощными источниками энергии.
Основные требования к электродвигателям очистных комбайнов заключаются в следующем:
1. Электродвигатель должен быть рудничным, взрывозащищенным, трехфазным, асинхронным, короткозамкнутым. Это обеспечивает его максимальную простоту и надежность, а также возможность применения в шахтах, опасных по взрыву метана или угольной пыли.
2. Электродвигатель должен иметь: номинальное напряжение 660 В с возможностью его переключения на 1140 В; частоту вращения ротора, близкую к 1500 об/мин; небольшие габариты, особенно по высоте, обеспечивающие возможность применения комбайнов в условиях тонких пластов; номинальную мощность как можно большей величины, так как она определяет наибольшую возможную сменную производительность комбайна; максимальный вращающий момент такой величины, какую может передать передаточный механизм, что необходимо для преодоления крепких включений в пласте; начальный пусковой момент, обеспечивающий надежный запуск очистного комбайна под нагрузкой; прочность корпуса, обеспечивающую передачу усилий от механизма перемещения к передаточному механизму, между которыми обычно расположен электродвигатель; каналы и камеры для прокладки питающих его проводов, а также циркуляционные каналы для среды, охлаждающей двигатель; пополнение смазки в подшипниках ротора без разборки электродвигателя.
Пневматический привод в тех же габаритах имеет значительно меньшую мощность, невысокий к. п. д., более сложное и менее надежное управление.
Электродвигатели очистных комбайнов классифицируются:
1. По виду системы охлаждения:
ЭДК - необдуваемые (с внутренней циркуляцией воздуха);
ЭДКО - с наружным обдувом;
ЭКВ - с водяным охлаждением;
Расшифровка обозначений следующая: Э - электрический; Д - двигатель;
К - комбайновый; О - обдуваемый, с воздушным охлаждением; В - с водяным
охлаждением;
2. По высоте корпуса, измеренной в дециметрах без учета местных выступов на нем: 3,5; 4; 5;
3. По ширине корпуса: - нормальные - ширина корпуса составляет 720-780 мм;
- узкие ширина - корпуса составляет 400-500 мм.
В маркировке электродвигателя вначале указывают его тип и габарит по высоте, а затем, после тире, проставляют его мощность; после второго тире - порядковый номер модернизации, а в некоторых случаях и группу климатического исполнения.
Например, ЭКВ4-160-2У5 - электрический комбайновый водяное охлаждение, 4 (дм) высота корпуса (400 мм), 160 кВт - мощность двигателя, 2 - номер модернизации, У5 - группа климатического исполнения.
Номинальная мощность электродвигателя - это наибольшая полезная механическая мощность на его валу, которую он способен отдавать, не перегреваясь. У электродвигателей выемочных машин допустимая температура корпуса равна 100°С, обмоток статора - 155°С; при кремнийорганической изоляции класса Н допускаемый нагрев обмоток до 180 °С.
Режим работы приводов выемочных машин отличается значительной неравномерностью нагрузки, частыми перерывами в работе, что обусловливает большое число включений двигателя в час и вследствие этого быстрый его нагрев и перегрев, что крайне нежелательно. Температурный режим работы двигателя является одним из основных критериев.
По нагреву двигателей различают три основных режима их работы:
1. Продолжительный или длительный (условное обозначение S1,), когда в течение продолжительного рабочего периода температура двигателя достигает установившегося значения, при котором двигатель может работать неограниченное время.
2. Кратковременный (S2 = 60 мин), когда двигатель работает ограниченное время, в течение которого его температура не успевает достигнуть установившегося значения, а паузы настолько длительны, что двигатель успевает охладиться до температуры окружающей среды; в режиме S2 = 60 мин обмотка статора нагревается до предельной температуры в течение 60 мин.(часовая мощность).
3. Повторно-кратковременный (S4 = 60 мин) характеризуется тем, что электродвигатель включается и выключается периодически.
Отношение продолжительности пребывания во включенном состоянии к продолжительности цикла называется продолжительностью включения ПВ и выражается в процентах (ПВ = 60%)
Конструкция комбайновых электродвигателей приведена на рис. 29 - 31.
Режим работы приводов выемочных машин отличается значительной неравномерностью нагрузки, частыми перерывами в работе, что обусловливает большое число включений двигателя в час и вследствие этого быстрый его нагрев и перегрев, что крайне нежелательно. Температурный режим работы двигателя является одним из основных критериев.
По нагреву двигателей различают три основных режима их работы:
1. Продолжительный или длительный (условное обозначение S1,), когда в течение продолжительного рабочего периода температура двигателя достигает установившегося значения, при котором двигатель может работать неограниченное время.
2. Кратковременный (S2 = 60 мин), когда двигатель работает ограниченное время, в течение которого его температура не успевает достигнуть установившегося значения, а паузы настолько длительны, что двигатель успевает охладиться до температуры окружающей среды; в режиме S2 = 60 мин обмотка статора нагревается до предельной температуры в течение 60 мин.(часовая мощность).
3. Повторно-кратковременный (S4 = 60 мин) характеризуется тем, что электродвигатель включается и выключается периодически.
Отношение продолжительности пребывания во включенном состоянии к продолжительности цикла называется продолжительностью включения ПВ и выражается в процентах (ПВ = 60%)
Конструкция комбайновых электродвигателей приведена на рис. 29 - 31.
Рисунок 29 - Конструкция электродвигателя ЭДК4-75У5.
У двигателя ЭДК4-75У5 с естественным охлаждением в центральном сквозном отверстии корпуса 5 находится статор 3, набираемый из пластин электротехнической стали с продольными пазами для укладки витков обмотки 4.
Обмотки статора изолируются высококачественной кремнийорганической изоляцией класса нагревостойкости F или Н с максимальной температурой нагрева соответственно 155° и 180°.
Питающие обмотку статора провода выводятся в закрытую крышкой боковую камеру и крепятся к выходным зажимам установленного в этой камере реверсивного комбайнового выключателя 8.
В отверстии статора расположен ротор 2, который набирается из тонких пластин электротехнической стали и имеет продольные пазы для двойной литой алюминиевой короткозамкнутой торцевыми кольцами клетки (двойная беличья клетка).
Ротор напрессован на вал ЭД и, кроме того, соединен с этим валом шпонкой. На валу установлен также вентилятор 6, создающий циркуляцию воздуха внутри двигателя для улучшения теплопередачи к корпусу ЭД. Опорами вала являются подшипники, установленные в круглых щитах 7 и 1, расположенных в центральных отверстиях корпуса 5 и закрепленных специальными планками.
Конструкцией подшипниковых узлов предусматривается надежная маслозащита со стороны примыкающих к торцам корпуса ЭД узлов выемочной машины с масляными ваннами. Для этой цели снаружи подшипники закрыты крышками, в которых размещены манжетные уплотнения. От ротора подшипники отделены двойными войлочными уплотнениями. Образовавшиеся камеры подшипников заполняются при помощи пресс-масленки густой смазкой с высокой температурой каплепадения. На обоих выходных концах вала двигателя установлены шестерни (зубчатые полумуфты) для кинематической связи с соответствующими редукторами.
Питающие обмотку статора провода выводятся в закрытую крышкой боковую камеру и крепятся к выходным зажимам установленного в этой камере реверсивного комбайнового выключателя 8.
В отверстии статора расположен ротор 2, который набирается из тонких пластин электротехнической стали и имеет продольные пазы для двойной литой алюминиевой короткозамкнутой торцевыми кольцами клетки (двойная беличья клетка).
Ротор напрессован на вал ЭД и, кроме того, соединен с этим валом шпонкой. На валу установлен также вентилятор 6, создающий циркуляцию воздуха внутри двигателя для улучшения теплопередачи к корпусу ЭД. Опорами вала являются подшипники, установленные в круглых щитах 7 и 1, расположенных в центральных отверстиях корпуса 5 и закрепленных специальными планками.
Конструкцией подшипниковых узлов предусматривается надежная маслозащита со стороны примыкающих к торцам корпуса ЭД узлов выемочной машины с масляными ваннами. Для этой цели снаружи подшипники закрыты крышками, в которых размещены манжетные уплотнения. От ротора подшипники отделены двойными войлочными уплотнениями. Образовавшиеся камеры подшипников заполняются при помощи пресс-масленки густой смазкой с высокой температурой каплепадения. На обоих выходных концах вала двигателя установлены шестерни (зубчатые полумуфты) для кинематической связи с соответствующими редукторами.
Рисунок 30 - Конструкция электродвигателя ЭДК04-125У5.
Электродвигатель ЭДК04-125У5 с наружным обдувом имеет аналогичной конструкции статор 3 и ротор 2 и отличается от двигателя ЭДК4-75У5 тем, что вентилятор 6 установлен на валу с внешней стороны щита 1.
Электродвигатель ЭДК04-125У5 с наружным обдувом имеет аналогичной конструкции статор 3 и ротор 2 и отличается от двигателя ЭДК4-75У5 тем, что вентилятор 6 установлен на валу с внешней стороны щита 1.
Рисунок 31 - Конструкция электродвигателя ЭКВ4У-У5.
Электродвигатель ЭКВ4У-У5 с водяным охлаждением отличается от рассмотренных выше тем, что в его корпусе выполнены полости А, по которым проходит, охлаждая статор, вода, подаваемая в подсистему пылеподавления. В некоторых конструкциях ЭД с водяным охлаждением вода пропускается также через щиты.
Электродвигатель ЭКВ4У-У5 с водяным охлаждением отличается от рассмотренных выше тем, что в его корпусе выполнены полости А, по которым проходит, охлаждая статор, вода, подаваемая в подсистему пылеподавления. В некоторых конструкциях ЭД с водяным охлаждением вода пропускается также через щиты.
Для подключения комбайна к пускателю используется гибкий экранированный кабель с зазем-ляющей жилой и жилами управления. Количество жил управления выбирается в зависимости от применяемой аппаратуры управления и типом комбайна:
- для комбайнов РКУ с комплексом устройств автоматизации комбайнов КУАК - не менее пяти жил управления;
- для комбайнов с вынесенной системой подачи и аппаратурой управления и автоматизации КД-А - не менее шести жил управления;
- для комбайна 2ГШ68Б и системы автоматического управления комбайнами САУК-М - не менее трех жил управления;
- для комбайна УКД300 и комплекса средств управления очистным комбайном КУОК - кабель с шестью силовыми жилами и семью жилами управления типа КГЭШВ 3×70 + 3×35 + 1×10 + 3×4 + 4×4 с дополнительным вспомогательным кабелем КГШР5×2×2,5;
- для комбайнов типа КДК и комплекса средств управления очистным комбайном КС-500Ч-02 -кабель с шестью силовыми жилами и семью жилами управления типа КГЭШВ 6×70 + 1×10 + 3×4 +4×4 с дополнительным вспомогательным кабелем КГШР5×2×2,5.
Кабель присоединяется к комбайну при помощи соединительной муфты типа СНВ-М. В обозначении указывается номинальный ток, конструктивное исполнение и группа климатического исполнения. Например, СНВ-320М-ВВХЛ5:
номинальный ток 320А;
ВВ - встраиваемая вилка;
ХЛ - холодный климат;
5 - не отапливаемые помещения с вентиляцией и повышенной влажностью при длительном наличии воды.
Соединительная муфта типа СНВ-М-ВВ состоит из двух основных частей: штепсельной вилки, закрепленной в расточке корпуса комбайна, и штепсельной розетки, присоединенной к жилам гибкого кабеля, питающего комбайн. Соединительные муфты имеют три силовых контакта для главной цепи, пять - для цепей управления, один - заземляющий.
- для комбайнов РКУ с комплексом устройств автоматизации комбайнов КУАК - не менее пяти жил управления;
- для комбайнов с вынесенной системой подачи и аппаратурой управления и автоматизации КД-А - не менее шести жил управления;
- для комбайна 2ГШ68Б и системы автоматического управления комбайнами САУК-М - не менее трех жил управления;
- для комбайна УКД300 и комплекса средств управления очистным комбайном КУОК - кабель с шестью силовыми жилами и семью жилами управления типа КГЭШВ 3×70 + 3×35 + 1×10 + 3×4 + 4×4 с дополнительным вспомогательным кабелем КГШР5×2×2,5;
- для комбайнов типа КДК и комплекса средств управления очистным комбайном КС-500Ч-02 -кабель с шестью силовыми жилами и семью жилами управления типа КГЭШВ 6×70 + 1×10 + 3×4 +4×4 с дополнительным вспомогательным кабелем КГШР5×2×2,5.
Кабель присоединяется к комбайну при помощи соединительной муфты типа СНВ-М. В обозначении указывается номинальный ток, конструктивное исполнение и группа климатического исполнения. Например, СНВ-320М-ВВХЛ5:
номинальный ток 320А;
ВВ - встраиваемая вилка;
ХЛ - холодный климат;
5 - не отапливаемые помещения с вентиляцией и повышенной влажностью при длительном наличии воды.
Соединительная муфта типа СНВ-М-ВВ состоит из двух основных частей: штепсельной вилки, закрепленной в расточке корпуса комбайна, и штепсельной розетки, присоединенной к жилам гибкого кабеля, питающего комбайн. Соединительные муфты имеют три силовых контакта для главной цепи, пять - для цепей управления, один - заземляющий.
Рисунок 32 - Конструкция электродвигателя с формой на основе цилиндра.
Комбайновые электродвигатели с доминирующей формой корпусов на основе цилиндров и с одним выходным концом вставляют в специальные расточки охватывающих элементов корпусной подсистемы машин. Крепление таких ЭД осуществляется на основе центрирующих поясков на цилиндрической части корпусов и фланцевого присоединения. Корпуса таких двигателей практически разгружены от внешних сил, действующих на корпусную подсистему, что позволяет обеспечить компактность конструкции и высокие параметры двигателей этого типа.
Комбайновые электродвигатели с доминирующей формой корпусов на основе цилиндров и с одним выходным концом вставляют в специальные расточки охватывающих элементов корпусной подсистемы машин. Крепление таких ЭД осуществляется на основе центрирующих поясков на цилиндрической части корпусов и фланцевого присоединения. Корпуса таких двигателей практически разгружены от внешних сил, действующих на корпусную подсистему, что позволяет обеспечить компактность конструкции и высокие параметры двигателей этого типа.
Комбайновые электродвигатели с корпусами в виде прямоугольных параллелепипедов применяются для очистных и проходческих комбайнов, струговых и конвейерных установок. Для стыковки таких двигателей со смежными корпусами на торцах корпусов ЭД предусматриваются соответствующие центрирующие поверхности, отверстия и полости для расположения стягивающих шпилек. Как правило, такие ЭД имеют два выходных конца вала под посадку зубчатых полумуфт.
Электрооборудование управления очистных комбайнов
В составе очистных комбайнов применяется электрооборудование, предназначенное для управления электродвигателями, системами подачи и гидросистемами очистных комбайнов.
В настоящее время разработаны системы автоматизации, которые размещаются как в комбайне, так и на штреке, в составе энергопоезда.
К основным комплексам устройств можно отнести:
- комплекс устройств автоматизации комбайнов КУАК - для комбайнов унифицированного ряда РКУс гидравлической системой подачи (РКУ10, РКУ13);
- аппаратура управления и автоматизации КД-А - для комбайнов с вынесенной системой
подачи (К103М, УКД200-250, КА80, КА90, КА200);
- система автоматического управления комбайнами САУК-М - для комбайнов с двумя
приводнымидвигателями и гидравлической системой подачи (2ГШ68Б);
- комплекс средств управления очистным комбайном КУОК работающий со штрековым
преобразователем частоты (комбайн УКД300);
- комплекс средств управления очистным комбайном КС-500Ч-02 работающий совместно со
встроенным преобразователем частоты ПЧЭ-120М (комбайн КДК400, 1КДК500, 2КДК500, КДК700).
К электрической сети комбайн подключается с использованием пускателя:
Электрооборудование управления очистных комбайнов
В составе очистных комбайнов применяется электрооборудование, предназначенное для управления электродвигателями, системами подачи и гидросистемами очистных комбайнов.
В настоящее время разработаны системы автоматизации, которые размещаются как в комбайне, так и на штреке, в составе энергопоезда.
К основным комплексам устройств можно отнести:
- комплекс устройств автоматизации комбайнов КУАК - для комбайнов унифицированного ряда РКУс гидравлической системой подачи (РКУ10, РКУ13);
- аппаратура управления и автоматизации КД-А - для комбайнов с вынесенной системой
подачи (К103М, УКД200-250, КА80, КА90, КА200);
- система автоматического управления комбайнами САУК-М - для комбайнов с двумя
приводнымидвигателями и гидравлической системой подачи (2ГШ68Б);
- комплекс средств управления очистным комбайном КУОК работающий со штрековым
преобразователем частоты (комбайн УКД300);
- комплекс средств управления очистным комбайном КС-500Ч-02 работающий совместно со
встроенным преобразователем частоты ПЧЭ-120М (комбайн КДК400, 1КДК500, 2КДК500, КДК700).
К электрической сети комбайн подключается с использованием пускателя:
2.2.11. Пневмооборудование очистных комбайнов
Пневмооборудование очистных комбайнов представляет собой пневмопривод, в состав которого входят пневмомоторы и вспомогательная пневматическая арматура (краны местного управления, клапаны дистанционного управления, гибкие шланги, арматуру для сборки пневмоприводов и т.п).
В пневмомоторе используется сжатый воздух, поступающий из шахтной пневматической сети, питающейся от компрессорной станции на поверхности. Большая протяженность пневматической сети, ее низкий к. п. д. и недостаточная прочность не позволяют применять воздух высокого давления. Номинальное давление питания шахтных пневмомоторов составляет всего 0,3-0,4 МПа, что является одной из главных причин относительно малой мощности и пониженной эффективности комбайнов с пневматическим приводом.
В очистных комбайнах нашли применение следующие пневмомоторы:
- типа 8ШК40М, мощностью 35 кВт, потребляющий 43 м3/мин воздуха и имеющий частоту вращения выходного вала 1000 об/мин; пневмомотор используется для привода исполнительного органа комбайнов «Темп», конвейероструга щитовых агрегатов 1АЩМ, 1АНЩ и др.;
- типа К18Л1, мощностью 19 кВт, потребляющий 20 м3/мин воздуха и имеющий также частоту вращения выходного вала 1000 об/мин; этот пневмомотор используется для привода тягальнопредохранительных двухбарабанных лебедок типа 1ЛГКН.
- К45-16, мощностью 45 кВт, потребляющий 54 м3/мин воздуха и имеющий частоту вращения выходного вала 1000 об/мин; пневмомотор используется для привода исполнительного органа комбайнов «Темп», конвейероструга щитовых агрегатов 1АЩМ, 1АНЩ и др.;
- В110-25, мощностью 90 кВт, потребляющий 103 м3/мин воздуха для замены двух пневмоторов 8ШК40М в приводе конвейероструга щитовых агрегатов 1АЩМ.
В пневмомоторах 8ШК40М, К18Л1, К45-16 рабочими элементами являются сцепленные между собой косозубые роторы. По принципу действия пневмомотор аналогичен шестеренному насосу. Пневмомотор В110-25 - винтовой.
ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ:
1. Какие виды приводов применяются в очистных комбайнах?
2. Назовите основные требования, предъявляемые к электроприводу.
3. Приведите классификацию электродвигателей очистных комбайнов.
4. Объясните понятия номинальная мощность электродвигателя, часовая мощность.
5. Назовите три основных режима работы электродвигателей.
6. Объясните конструкцию электродвигателя с естественным охлаждением
7. Объясните конструкцию электродвигателя с наружным обдувом.
8. Объясните конструкцию электродвигателя с водяным охлаждением.
9. Объясните конструкцию электродвигателя с жидкостным охлаждением.
10. Расшифруйте маркировку электродвигателей ЭДК4-75У5; 4ЭДКО4-110У5; ЭКВ3,5-180У5; ЭКВЖ4-315У5
11. Назовите основные комплексы устройств управления очистными комбайнами.
12. Объясните конструкцию соединительной муфты типа СНВ-М.
13. Какие элементы относятся к пневмооборудованию очистных комбайнов?
14. Назовите типы пневмомоторов очистных комбайнов и щитовых агрегатов.
Пневмооборудование очистных комбайнов представляет собой пневмопривод, в состав которого входят пневмомоторы и вспомогательная пневматическая арматура (краны местного управления, клапаны дистанционного управления, гибкие шланги, арматуру для сборки пневмоприводов и т.п).
В пневмомоторе используется сжатый воздух, поступающий из шахтной пневматической сети, питающейся от компрессорной станции на поверхности. Большая протяженность пневматической сети, ее низкий к. п. д. и недостаточная прочность не позволяют применять воздух высокого давления. Номинальное давление питания шахтных пневмомоторов составляет всего 0,3-0,4 МПа, что является одной из главных причин относительно малой мощности и пониженной эффективности комбайнов с пневматическим приводом.
В очистных комбайнах нашли применение следующие пневмомоторы:
- типа 8ШК40М, мощностью 35 кВт, потребляющий 43 м3/мин воздуха и имеющий частоту вращения выходного вала 1000 об/мин; пневмомотор используется для привода исполнительного органа комбайнов «Темп», конвейероструга щитовых агрегатов 1АЩМ, 1АНЩ и др.;
- типа К18Л1, мощностью 19 кВт, потребляющий 20 м3/мин воздуха и имеющий также частоту вращения выходного вала 1000 об/мин; этот пневмомотор используется для привода тягальнопредохранительных двухбарабанных лебедок типа 1ЛГКН.
- К45-16, мощностью 45 кВт, потребляющий 54 м3/мин воздуха и имеющий частоту вращения выходного вала 1000 об/мин; пневмомотор используется для привода исполнительного органа комбайнов «Темп», конвейероструга щитовых агрегатов 1АЩМ, 1АНЩ и др.;
- В110-25, мощностью 90 кВт, потребляющий 103 м3/мин воздуха для замены двух пневмоторов 8ШК40М в приводе конвейероструга щитовых агрегатов 1АЩМ.
В пневмомоторах 8ШК40М, К18Л1, К45-16 рабочими элементами являются сцепленные между собой косозубые роторы. По принципу действия пневмомотор аналогичен шестеренному насосу. Пневмомотор В110-25 - винтовой.
ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ:
1. Какие виды приводов применяются в очистных комбайнах?
2. Назовите основные требования, предъявляемые к электроприводу.
3. Приведите классификацию электродвигателей очистных комбайнов.
4. Объясните понятия номинальная мощность электродвигателя, часовая мощность.
5. Назовите три основных режима работы электродвигателей.
6. Объясните конструкцию электродвигателя с естественным охлаждением
7. Объясните конструкцию электродвигателя с наружным обдувом.
8. Объясните конструкцию электродвигателя с водяным охлаждением.
9. Объясните конструкцию электродвигателя с жидкостным охлаждением.
10. Расшифруйте маркировку электродвигателей ЭДК4-75У5; 4ЭДКО4-110У5; ЭКВ3,5-180У5; ЭКВЖ4-315У5
11. Назовите основные комплексы устройств управления очистными комбайнами.
12. Объясните конструкцию соединительной муфты типа СНВ-М.
13. Какие элементы относятся к пневмооборудованию очистных комбайнов?
14. Назовите типы пневмомоторов очистных комбайнов и щитовых агрегатов.
