2. УСТРОЙСТВО ГОРНЫХ МАШИН ПРОХОДЧЕСКО-ОЧИСТНЫХ
КОМБАЙНОВЫХ КОМПЛЕКСОВ
2.1. ОБЩЕЕ УСТРОЙСТВО КОМБАЙНОВ
2.1.1. ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ОРГАНЫ
Назначение, предъявляемые требования и классификация
Исполнительные органы комбайнов предназначены непосредственно для
отбойки (отделения) руды от массива. Некоторые исполнительные органы (шнековые,
буровые) производят перемещение и погрузку отбитой массы.
К исполнительным органам предъявляют следующие основные требования:
- обеспечение максимально-возможной производительности в данных
горно-геологических и горнотехнических условиях;
- разрушение массива с минимальным удельным расходом энергии,
измельчением руды и пылеобразованием;
- возможность регулирования по мощности пласта и по гипсометрии почвы и
кровли;
- высокий механический коэффициент полезного действия;
- отсутствие чрезмерных динамических нагрузок;
- простота конструкции, высокая прочность и надежность, удобство в
обслуживании и эксплуатации.
Первое требование является главным и обеспечивается правильным выбором и
применением машины, её эффективным использованием при
высококвалифицированной эксплуатации и соблюдением всех требований,
предъявляемых к органу разрушения.
Минимальная энергоехмкость процесса разрушения и снижение выхода мелких
фракций достигается путем рационального выбора конструктивных и режимных
параметров, схемы набора резцов, соотношения скоростей резания и подачи,
шага резания, типа резца и учётом других факторов.
Улучшение условий погрузки разрушенной массы и ее удаление из зоны
разрушения уменьшает вторичное дробление, г также снижает энергозатраты
на отбойку и измельчение солей.
Кроме того, при эксплуатации исполнительные органы должны:
быть:
- удобны при осмотре и замене рабочего инструмента;
- обеспечивать минимальные потери времени при зарубке комбайна, его
переводе с рабочего хода на маневровый;
- удобны при монтаже и ремонте.
Для обеспечения устойчивой работы машины, её
движения в заданном направлении, снижения динамических нагрузок
исполнительные органы должны быть уравновешены в отношении моментов,
формирующихся на них в процессе работы, и иметь равномерную нагрузку в
течение одного рабочего цикла перемещения (оборота).
При этом исполнительные органы должны быть как можно более просты по
конструкции, надежны, а трудозатраты на их эксплуатацию и ремонт -
минимальными.
К основным классификационным признакам исполнительных органов относятся:
конструктивное исполнение, схема отработки забоя, схема разрушения забоя
и вид реза. По этим признакам исполнительные органы классифицируются
следующим образом:
по конструкции - баровые, барабанные, шнековые, буровые (роторные),
планетарные и комбинированные;
по схеме отработки забоя исполнительные органы могут быть избирательными
и фронтальными;
по схеме разрушения забоя - исполнительные органы буроскалывающего
действия и со сплошной обработкой забоя;
по виду реза - с щелевым, угловым, последовательным, шахматным,
тангенциальным, комбинированным и др.
Проходческо-очистные комбайны для отбойки солей имеют комбинированные
органы разрушения. У них в качестве основных используются
планетарно-дисковые или роторные органы, а в качестве дополнительных,
обеспечивающих необходимую форму поперечного сечения выработки -
шнековые и барабанные.
Роторные исполнительные органы могут состоять из одного или нескольких
буров (планшайб). В зависимости от числа планшайб и их взаимного
расположения они подразделяются на одноосевые, соосные роторные и
параллельно-осевые. Применение соосных роторных исполнительных органов,
у которых две планшайбы вращаются в противоположные стороны, позволяет
уравновесить реактивный момент. Тот же эффект дает четное количество
планшайб у параллельно-осевых исполнительных органов.
Планетарные исполнительные органы оснащаются режущим или скалывающим
инструментом, которому сообщаются два движения: относительное (вокруг
своей оси вращения) и переносное (вокруг оси планшайбы). Планетарные
исполнительные органы подразделяются на плоскостные, у которых
инструмент перемещается в одной плоскости, параллельной забою, и
пространственные - с перемещением инструмента по сложной
пространственной траектории, с разрушением забоя серповидными стружками
различных форм и размеров.
Баровые исполнительные органы, ввиду их
конструктивной сложности, энергоемкости и низкого к.п.д. применяются
только в щеленарезных машинах.
Наиболее распространенным видом реза является последовательный. Он
широко используется в планетарно-дисковых, барабанных, шнековых
исполнительных органах.
В роторных исполнительных органах могут использоваться последовательный
и шахматный резы.
Особенности работы и конструкции планетарно-дисковых и роторных
исполнительных органов для добычи калийных руд следующие.
Планетарные исполнительные органы комбайнов состоят из 2-3 дисков,
которые при работе вращаются вокруг 2-х взаимноперпендикулярных осей.
При подаче комбайна на забой резцы дисков движутся по сложной спиральной
траектории, участвуя во вращательных движениях - вокруг оси редуктора
(переносное движение) и оси диска (относительное движение) и
поступательном движении совместно с комбайном. При такой схеме обработки
забоя стружка, отделяемая резцами от массива, имеет переменное сечение
как по толщине (серповидный срез), так и по ширине (за счет изменения
шага резания). Сложное пространственное движение резцов предопределяет
ряд особенностей работы, из которых можно выделить как положительные,
так и отрицательные свойства планетарно-дисковых исполнительных органов.
Положительные свойства обусловлены следующими особенностями работы:
- забой разрушается последовательными резами с открытой поверхности
(сплошная обработка забоя), причем, резцы не идут по следам, прорезаемым
резцами предыдущего диска, что предопределяет сравнительно небольшие
удельные энергозатраты на разрушение массива;
- каждый резец не имеет определенной зоны действия, а охватывает всю
площадь забоя, в результате чего выход из строя одного или двух резцов
не оказывает существенного влияния на работоспособность комбайна, т.к.
работа, выполняемая этими резцами, перераспределяется на остальные;
- отбитая масса не участвует в повторном дроблении и с помощью дисков
перемещается к погрузочному устройству;
- ввиду малого числа резцов, контактирующих с забоем, не требуется
значительных напорных усилий для подачи комбайна на забой [1];
- при отбойке руды на исполнительном органе возникает незначительный
реактивный момент относительно опорных поверхностей комбайна.
Недостатки планетарно-дисковых исполнительных органов обусловлены:
- сложностью и высокой стоимостью редукторов, серповидностью среза,
предопределяющего повышенный выход мелких фракций при резании;
- невозможностью обеспечения оптимального режима резания из-за
непостоянного сечения стружки.
Планетарно-дисковые плоскостные исполнительные органы имеют ограниченное
применение и используются в качестве забурников. Для них присущи
достоинства и недостатки планетарно-дисковых исполнительных органов с
пространственным перемещением рабочего инструмента. Кроме того, они по
сравнению с резцовыми дисками имеют повышенные выход мелких фракций и
удельные энергозатраты на разрушение массива.
Роторные исполнительные органы состоят из двух либо трех буров,
вращающихся в противоположных направлениях. Конструктивно буры
выполняются 2-х, 3-х, 4-х лучевыми с параллельным и соосным
расположением осей. Применяются роторные исполнительные органы со
сплошной обработкой забоя и буроскалывающего действия, I [спользование
последних обусловлено необходимостью получения лгрупнокусковой соли.
При отбойке руды резцы участвуют в двух движениях: вращательном вокруг
оси редуктора и поступательном за счет подачи комбайна. Сечение стружки
постоянное, вид реза может быть щелевой, последовательный и шахматный.
Достоинства роторных исполнительных органов:
- за счет постоянного сечения стружки можно обеспечить оптимизацию
процесса резания с наименьшим расходом энергии и выходом мелких фракций;
- простая конструкция редуктора;
- обеспечивается возможность получения крупнокусковой соли.
Недостатки роторных исполнительных органов:
- невозможность оптимизации процесса отбойки руды по скорости
гезания;
- при работе на исполнительном органе возникает большой ;-еактивный
момент относительно опорных поверхностей комбайна
гусениц);
- в контакте с забоем участвует большое количество резцов, поэтому
—обуются значительные усилия подачи комбайна на забой.