Обоснование, выбор проходческого оборудования и расчет его производительности

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

ФГАУ ВПО Северо-восточный федеральный университет им. М.К. Аммосова

Горный факультет

Кафедра горных машин

Курсовая работа

по дисциплине «Горные машины и оборудование»

Тема: Обоснование, выбор проходческого оборудования и расчет его производительности

для студентов специальности 130400 «Горное дело»

специализации 130400.05

Выполнил: Григорьев Яков Федорович.

ст. гр. ШПС-12

Проверил: Апросимова Е.П.

Якутск 2014 г



Содержание

Введение

1. Расчет площади сечения выработки в черне

2. Выбор проходческого оборудования

3. Расчет производительности проходческого комбайна

4. Организация работ в лаве (забое)

5. Выбор оборудования для транспортировки породы

Вывод

Использованная литература



Введение

проходческий производительность комбайн транспортировка

Проходческий комбайн предназначен для механизации проведения подготовительных работ горных выработок. Это комбинированная машина, механизирующая операции по отделению от массива полезного ископаемого или породы и погрузке его на транспортные средства при проведении подготовительных выработок.

Комбайновый способ проведения подготовительной выработки является более совершенным, чем буровзрывной. Непрерывность процесса проходки и устранения буровзрывных работ при применении проходческих комбайнов упрощают организацию и повышают безопасность труда рабочих, улучшают устойчивость горных выработок и позволяют значительно повысить технико-экономические показатели проведения подготовительных выработок (по темпам производительности труда и снижению себестоимости проведения выработок). Применение проходческих комбайнов позволило достигнуть рекордных темпов проходки.



1. Расчет площадь сечения выработки вчерне

Площадь сечения выработки вчерне это площадь, которая соответствует значению величины сечения выработки без крепления и различных вспомогательных коммуникаций.

Выбор проходческого комбайна из условий соответствия требованиям:

- площади сечения выработки;

- крепости пород;

- безопасности ведения работ.

Условие проходки капитальной выработки:

форма сечения выработки: арочная

средний коэффициент крепости пород () 2

длина выработки (l, м) 320

угол наклона выработки (, град) - 9

высота (h, м) 3,2

ширина выработки по верху (b^в, м)

ширина выработки по низу (b^н, м) 3

радиус закругления (м) 1,5

Следовательно, с учетом формы сечения выработки можно выбирать проходческий комбайн избирательного действия.

Площадь сечения выработки:

S = рr²/2+(1,7Чb)=8,63 м²

2. Выбор проходческого оборудования

По результатам расчета площади сечения выработки можно выбрать комбайн типа 1ГПКС.



Проходческий комбайн 1ГПКС Копейского машиностроительного завода предназначен для механизации отбойки и погрузки горной массы при проведении горизонтальных и наклонных горных выработок по углю, углю с присечкой породы с пределом прочности при одноосном сжатии до 70 МПа и показателем абразивности до 15 мг по Л.И.Барону и А.В.Кузнецову в забоях опасных по газу и пыли. Комбайн может проходить выработки прямоугольной, трапециевидной или арочной формы с размерами от 2,1 м до 4,05 м по высоте и от 2,6 м до 4,7 м по ширине нижнего основания. Применение на исполнительном органе системы подачи воды в зону разрушения в сочетании с внешним орошением значительно снижает уровень запыленности и обеспечивает защиту от фрикционного искрения, что улучшает условия труда и повышает безопасность на рабочем месте оператора. Ходовая часть комбайна имеет раздельный привод гусениц и управляется с гидравлического пульта, что в сочетании с балансирной подвеской обеспечивает комбайну высокую маневренность и удобство в управлении. Усовершенствованный погрузочный орган комбайна 1ГПКС имеет возможность производить погрузку отбитой горной массы как лапами так и плоскими дисками имеющими форму трехлучевой звезды. Применение дисков в определенных условиях значительно повышает эксплуатационные качества комбайна. Стационарный конвейер, расположенный на комбайне, имеет исполнение с поворотной концевой секцией, что обеспечивает эффективную погрузку на любой забойный транспорт. Применение с комбайном модернизированного ленточного перегружателя мостового типа дает возможность проходить до 20 м выработки без дополнительного удлинения забойных конвейеров и не снижает маневренности комбайна. Крепеподъемник имеет блокирующее устройство и делает работу по возведению крепи удобной и безопасной. Комбайн демонтируется на компактные малогабаритные составляющие части, удобные для транспортировки по горным выработкам

Таблица 1. Технические характеристики, описание КМЗ 1ГПКС-08:

Масса	28000 кг
Длина	10500 мм
Ширина	2000 мм
Высота	2100 мм
Высота выработки вчерне	2300 - 4050 мм
Ширина выработки вчерне	2600 - 4700 мм
Форма сечений выработок	любая,кроме круглой
Сечение проводимых выработок	7-17 кв.м.
Верхний предел прочности разрушаемых пород	70 МПа
Производительность по углю и породе g сж не более 20 Мпа	0,44 куб.м./мин
Производительность по породе прочностью g сж=70 Мпа	0,1 куб.м./мин
Исполнительный орган	телескопическая стрела с продольно-осевой коронкой
Мощность эл.двигателя	55 кВт
Режущий инструмент	ПС1-12
Величина телескопической раздвижки,не менее	500 мм
Погрузочный орган	питатель с нагребающими лапами или звездами
Ширина стола питателя	3020 мм
Ходовая часть	гидропривод хода
Скорость передвижения	2,6; 4 м/мин
Ширина траков гусеничной цепи	380 мм
Клиренс	150 мм
Удельное давление на почву, неболее	0,09 МПа
Давление в гидросистеме	16 МПа
Электрооборудование	взрывозащищенное
Напряжение питания	660 или 1140 В
Суммарная мощность эл.двигателей, установленных на комбайне	100,5 кВт
Система пылеподавления	с подачей воды в зону разрушения
Ширина по барабанам тягового предохранительного устройства	2230 мм

3. Расчет производительности проходческого комбайна

Для проходческих комбайнов, как и для очистных, различают теоретическую, техническую и эксплуатационную производительность.

Теоретическая производительность избирательного действия это будет выглядеть несколько иначе

(3.2)

Q=60*0,43*0,55*0,19*1*1,36=3,72

где H - значение мощности (толщины) разрушаемого слоя породы при перемещении исполнительного органа, м;

B_з - ширина захвата коронки исполнительного органа, м;

V_X/Y - скорость перемещения коронки соответственно в горизонтальной или вертикальной плоскости (при расчетах принимается одно, большее значение), м/с;

z_ио - число одновременно работающих исполнительных органов (коронок);

г - удельная масса породы, т/м³.

Для конусной коронки обычно принимают, что H=d_k/2, где это d_k максимальный диаметр коронки по концам резцов.

Техническая производительность Q_Т проходческих комбайнов и щитов определяется в метрах кубических или в тоннах за 1 час работы.

(3.3)

=3,72*0,47=1,74 /мин

где k_Т - коэффициент технически возможной непрерывной работы комбайна. В свою очередь

(3.4)

=

где k_Н - коэффициент надежности комбайна, который определяется из технической характеристики комбайна. Обычно не превышает 90%;

L_и.о.- путь, пройденный исполнительным органом за рабочий цикл, м;

При проведении прямоугольной выработки можно определить из выражения

=11,97м

, м (3.5)

где Н_В - высота проходимой выработки в черне, м;

В_Н - ширина проходимой выработки внизу, м;

В_В - ширина проходимой выработки вверху, м;

Т_ПР - время простоев комбайна за весь рабочий цикл, мин.

Т_ПР= Т_З+Т_М.О.+Т_З.Р, мин (3.6)

где Т_З - время заглубления исполнительного органа на величину H;

Удельные затраты времени на маневровые операции Т_М.О, связанные с отодвиганием комбайна от забоя на величину a для замены изношенных резцов (рабочих инструментов),

, м (3.6)

n_У - удельный расход резцов, рабочих инструментов, шт/м³;

n_Д - допустимый выход резцов, рабочих инструментов, из строя, %;

Удельный расход рабочих инструментов обычно не превышает 0,1 шт/м³, а допустимый выход может быть 20ч30%.

N - общее количество резцов, берется из технической характеристики проходческого комбайна.

Удельные затраты времени на замену рабочих инструментов Т_З.Р

Т_З.Р=L_И.ОНВ n_Уt_P

t_P -время, затрачиваемое на замену одного резца, мин;

Время, затрачиваемое на замену одного резца, обычно берется из технических характеристик и зависит от совершенства конструкции рабочего инструмента и державки. Обычно 1 <t_P<3.

Эксплуатационная производительность Q_Э комбайна и проходческого комплекса зависит от перечисленных выше факторов, а так же от дополнительных простоев по организационно-техническим причинам, как то простои из-за отсутствия порожней вагонетки, замены рабочих инструментов и т.д.

Данная производительность, как и техническая производительность, определяется в метрах кубических или в тоннах за 1 час работы.

(3.7)

=1,74*0,17=0,29

где k_Э - коэффициент непрерывности работы, учитывающий все виды простоев комбайна или комплекса в целом.

(3.8)

=

где - коэффициент готовности комбайна (щита) или комплекса в целом;

На Значение коэффициента готовности k_Н по практическим данным имеет значение от 0,88 до 0, 91 и выше, чем качественнее сделано оборудование, тем выше коэффициент готовности. Следует заметить, что коэффициент готовности комплекса намного ниже, чем комбайна. лекции мы говорили, что чем сложнее конструкция и чем больше в ней узлов и деталей, тем меньше коэффициент готовности. Коэффициент готовности проходческих комплексов составляет в среднем 0,75-0,85.

t_О.П - время простоев комбайна за рабочий цикл по организационно-техническим причинам, мин;

Время простоев оборудования за цикл по организационно-техническим причинам (простоев во время обмена вагонеток, обеда, возведения крепи или отсутствия электроэнергии). Время простоев комбайна за рабочий цикл зависит от конструкции комбайна.

Как отмечалось ранее, время простоев комплекса так же будет выше. Необходимо учитывать дополнительные простои, связанные не только с одним оборудованием, а со всеми составными частями, если они не совмещаются или совмещаются не полностью.

Из практики эксплуатации проходческих комбайнов и щитов известно, что соотношение времени простоев и чистой работы не превышает 0,36ч0,45.

На основании полученной производительности проходческого комбайна необходимо подобрать транспортное средство с учетом максимальной длины транспортировки.

Транспортное средство может быть любым, то есть стационарным или передвижным по желанию проектировщика, но при этом выбор должен быть обоснован.

Суточная производительность Q_сут зависит от схемы организации работы, которую мы обсуждали на лекции и обычно определяется, как пм/сут или т/сут.

Q_сут = 60 n (Т_с - t_nз) Q_э, (3.9)

t_nз=30(обед)+30(подг.работы)=60мин

Q_сут=60Ч3Ч(6-1)Ч0,29=261м³/сут

где n - число рабочих смен в сутки.

Т_с - продолжительность смены и t_nз - время подготовительных и заключительных операций.

Это данные студент так же определяет самостоятельно. На лекции мы говорили, что в начале каждой смены 15-20 минут отводится на проверку оборудования. От того, как вы будете отводить на проверку (на холостом ходу или под нагрузкой) зависит чистое время Т_с - продолжительность смены. В конце смены вы так же должны подготовить оборудование для следующей работы t_nз - время подготовительных и заключительных операций обычно занимает 0,5 часа.

4. Организация работ в лаве (забое)

На основании расчетных данных, а именно по данным Q_э необходиморассчитать время проходки выработки. Для расчета времени проходки выработки необходимо

- определить необходимый объем проходки V_У, м³;

t=S*L/Q_э

t=8,63*320/261=10,58=11 дней

Это чистое время проходки. При этом у нас есть еще время крепления. Анкерная крепь располагаются в ряд, расстояние между которой 0,9-1,0м. Количество анкеров в рядах кровли выбираем из учета длины закругления выработки r=1,5*3,14=4,7 количество анкеров =5 штук расстоянием 0,9м., а в боках выработки принимают зависимости от мощности Н=4,3 количество анкеров =4*2=8штук расстоянием 0,9 м. Длина выработки 320-2=318. Общее количество анкеров, следовательно, будет равна (8+5)*318=4134 штук. Время крепления одного анкера t=4минут.

Чистая время крепления 4134*4=12 суток.

Сменное звено состоит из 7 человек. В бригаде 4 звено из них 1 ремонт. Итого 28 работников.

Я выбрал евроазиатскую схему организация работ, потому что обслуживание оборудования специализированной бригадой, и не обязательная наличие запасных частей на участке. Из четырех шестичасовых смен три рабочие и одна ремонтно -подготовительная. В ремонтно- подготовительную смену производят доставку материалов, удлинение конвейера, профилактический ремонт оборудования. Ремонтная смена у меня будет первая, так как с 8 до 14ч все склады открыты для получения нужных оборудований и запасных частей. Следовательно:

- Крепления 1пм=13анкеров*4минут=52 минут;

- Проходки 1пм=35 минут.

- Отодвигания комбайна (назад)= 2минут

Итого за 1пм=89минут. В одной смене 6 часов из них 30 минут- приемка оборудования в начале 15минут и в конце 15минут. 30минут обед. На проходке остается 5ч (300мин)/89мин=3.37пм/смену=10.11 пм/сутки.

Тогда 320м длину комбайн 1ГПКС пройдет за 32 дней.

5. Выбор оборудования для транспортировки породы

На основании расчетных данных необходимо сделать выбор транспортных средств.

Следует помнить, что грузопоток всегда зависит от производительности транспортной машины.

Для выбора машин для транспортировки обрушенной породы погонные метры необходимо перевести тонны.

Мы говорили, что основным оборудованием считается проходческий комбайн, все остальное относится к вспомогательному оборудованию.

Вспомогательное оборудование может представлять собой:

- погрузочно-доставочную машину;

- вагонетку;

- конвейер.

Выбор типа транспортного оборудования делается самостоятельно с учетом его пропускной способности. При этом должны учитываться:

- продолжительность рабочей смены;

- объем обрушенной породы за единицу времени;

- организация работ в забое (последовательная или совмещенная).

Скребковый конвейер СПЦ162

Предназначен для доставки угля из лав на пластах мощностью 0,8м с углами до 25⁰ при продвигании лавы по простиранию и до 10⁰ по падению или восстанию.

Производительность, т/мин	7,2
Длина в поставке, м	180
Скорость движения тягового органа, м/с	1
Угол падения пласта, градус: -при подвигании лавы по простиранию -то же по падению или восстанию	0-25 0-10
Тяговый орган -тип -число цепей -калибр цепей -шаг скребков -расположение цепей	Цепь круглозвенная 2 20Ч80-С-2 800 Центральное
Габаритные размеры става, мм: -ширинаЧдлина -высота боковин: Со стороны погрузки С бортом	632Ч1500 170 290
Электродвигатель: -тип -мощность, кВт -число -частота вращения, мин-1 -напряжение силовой сети, В	2ЭДКОФ250М4 90 2 1500 1140
Масса конвейера, кг	10100

С целью оптимизации выбора транспортного средства будем ориентироваться на теоретическую производительность.

Для установок непрерывного действия (конвейеров, желобов) теоретическая производительность

(3.11)

Q_т=3,6Ч856Ч0,71=2187кг/часЧ15=32805кг=32.805т

где v - скорость движения рабочего органа, м/с;

g - масса груза, приходящегося на 1 м длины.

g=1000Ч11.07Ч0.8=856

где ц₁ - коэффициент заполнения емкости;

ц-плохосыпучие грузы 0,7-0,8; легкосыпучие грузы 0,5-0,6.

F- теоретическая площадь сечения груза и она равна

F=F₁+F₂F=0.96+0.11=1.07

F₁=bhбF₁=0.632Ч0.170Ч9=0.96

F₁- теоретическая площадь сечения желоба, м²,

F₂- площадь сечения насыпного груза над желобом, м²,

,

F₂=Ч1cos930-tg²9=0.11

где b - ширина основания треугольника насыпи, м;

с_Т - угол естественного откоса насыпного груза при движении, градус;

для скребковых конвейеров с_Т=30⁰

в - угол наклона установки желоба (конвейера).



Заключение

В данной курсовой работе я рассчитал производительность проходческого комбайна 1ГПКС. Для этого я сперва подсчитал:

1. Теоретическую производительность

2. Техническую производительность

3. Эксплуатационную производительность

4. Суточную производительность

Потом выяснил за какое время комбайн проходит выработку арочного сечения с площадью 8,63м², длиной 320м за 32 дней.



Использованная литература

1. Машины и оборудование для угольных шахт и рудников: Справочник/ С.Х. Клорикьян, В.В. Старичнев , М.А. Сребный и др.М.: изд-во МГГУ, 2002.

Размещено на Allbest.ru

...