Цепной бар

Цепной бар один из первых исполнительных органов, который применялся для механизации работ при отбойке и выемке каменного угля. В настоящее время он применяется как при выполнении открытых горных работ, так и в условиях подземных разработок. Схема машины с рабочим оборудованием в виде цепного бара представлена на рис. 2.2.

Балансовые соотношения для машины, оснащенной цепным баром, устанавливаются следующим образом. Мощность, потребляемая механизмами машины

N = N ₁ + N ₂ + N ₃, кВт (2.6)

где N ₁ – мощность на разрушение породы, определяемая по формуле (1.4).

ϑ п

б)

а)

Рисунок 2.2 – Расчетная схема машины с исполнительным
органом в виде цепного бара а) схема машины; б) сечение выработки

1 – цепной бар, 2 – гусеничное энергетическое мобильное средство

Толщина стружки, срезаемой резцами бара, рассчитывается по
формуле

, (2.7)

где u – скорость движения резцов, м/с;

t – шаг установки резцов, м;

– действительная скорость передвижения машины, м/с;

–коэффициент буксования;

α – угол наклона бара к горизонту, град.

Вторая составляющая затрат мощности N ₂ представляет собой мощность, необходимую для подъема отбитой породы, и определяется по формуле

, (2.8)

где H_h – высота подъема горной породы баром; η₁– коэффициент полезного действия бара как подъемного механизма. Остальные величины, входящие в формулу (2.8) имеют тот же смысл, что и в (1.12).

Третья составляющая N ₃ вычисляется по формуле аналогичной (2.4).

, кВт, (2.9)

где η₂ – к.п.д привода механизма передвижения агрегата.

Равнодействующую Р_Р сил сопротивления можно определить по формуле

, Н. (2.10)

Представленные соотношения для определения затрат мощности позволяют сформировать для рассматриваемой машины уравнение баланса мощности.

Для составления баланса производительности приведем формулу вычисления производительности цепного бара

, м³/с, (2.11)

где h_p – вылет резца, м.

Остальные величины и коэффициенты имеют смысл, описанный ранее.

Таким образом, как и для предыдущего агрегата, приведены все зависимости для составления системы уравнений, моделирующей стационарный режим работы мобильной технологической машины с рабочим органом в виде цепного бара. Исходные данные для расчетов и анализа решений приведены в таблице 2 приложения.

2.3 Шнек– фреза

Машины с таким исполнительным органом чрезвычайно широко распространены в горнодобывающей промышленности. Примером тому может служить почти исключительное ее использование в комбайнах для выполнения очистных работ при разработке угольных и калийных подземных месторождений. Такой же тип исполнительного органа применяется в машинах для разработки торфяных месторождений и профилирования поверхности дорог. Одна из возможных схем машин приведена на рис. 2.3.

А А

А повернуто

Рисунок 2.3– Расчетная схема машины с исполнительным органом в виде шнек-фрезы

1 – шнек-фреза; 2 – корпус; 3 – привод

Мощность для работы подобной машины может быть представлена как сумма трех составляющих. Первая, как и в предыдущих машинах, есть мощность для разрушения породы, которая, как и для дисковой фрезы, вычисляется также по формуле (1.4). Однако, при вычислении максимальной толщины стружки вместо числа резцов z для фрез с непрерывной режущей кромкой подставляется число заходов фрезы, а для фрез с резцами, установленными на винтовой поверхности лопасти, среднее число резцов в линиях резания.

Вторая составляющая затрат мощности есть затраты на передвижение машины и подачу исполнительного органа и вычисляется по формуле

, кВт, (2.12)

где – приведенная результирующая сил сопротивления.

Третья составляющая мощности – затраты на продвижение породы шнеком фрезы вдоль его оси. Эти затраты можно вычислить по формуле

, кВт, (2.13)

где Р_ос – осевое усилие, действующее на лопасть шнека, Н;

D – наружный диаметр лопасти, м;

f – коэффициент трения отбитой породы о лопасть шнека.

Осевое усилие, действующее на лопасть шнека

, Н, (2.14)

где m ₂ – масса грунта, перемещаемого шнеком, кг

, кг, (2.15)

где ϑ_ос – скорость перемещаемого грунта, м/с.

Эта скорость вычисляется по формуле

, м/с, (2.16)

где ψ – коэффициент, учитывающий циркуляцию (вращение) породы при ее перемещении шнеком;

h_b – шаг шнека, м.

Таким образом, имеются все зависимости, необходимые для формирования уравнения баланса мощности. Для шнек-фрезы в стационарном режиме должны выполняться два условия достаточности производительности. Первое из которых такое же как и для дисковых фрез, а второе состоит в обеспечении производительности по перемещению породы. В этой работе используется второе условие, так как на практике его обеспечение вызывает затруднения наиболее часто. При использовании этого условия вычисляется объемная производительность шнек-фрезы по перемещаемой породе

, м³/с, (2.17)

где d – внутренний диаметр шнека, м.

Исходные данные для выполнения расчетов приведены в таблице 3 приложения.