Файл: Отчет по научноисследовательской работе магистранта специальности 6М072400 технологические машины и оборудование.docx
Добавлен: 03.12.2023
Просмотров: 56
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
НЕКОММЕРЧЕСКОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО
КАРАГАНДИНСКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
УДК 622.242.5
Утверждаю:
Руководитель УПО
______________Л.М.Султанова
«___»________________2020 г.
Отчет
ПО научно-исследовательской работе
магистранта специальности
6М072400 – «ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ МАШИНЫ И ОБОРУДОВАНИЕ»
«Исследование работы исполнительного органа проходческого комбайна КСП32 в условиях шахты Казахстанской»
(2 семестр, 1 кредит)
Зав.кафедрой ТОМ и С В.В. Юрченко
Научный руководитель Н.С. Малыбаев
Магистрант Е.Б.Акбасов
Караганда 2020Содержание
| | Введение | |
| 1 | Тенденции формирования парка проходческих комбайнов на шахте Казахстанская | 5 |
| 1.1 | Оценка функциональных возможностей существующих конструкций исполнительных органов проходческих комбайнов избирательного действия | 6 |
| 1.2 | Технологические схемы применения проходческих комбайнов | 11 |
| 2 | Анализ программных элементов при разработке расчетной схемы взаимодействия элементов исполнительного органа проходческого комбайна | 13 |
| 2.1 | Анализ методик исследований напряженно-деформированного состояния пород разрушающего инструмента горных выемочных машин | 17 |
| 3 | Исследование и разработка параметров исполнительного органа проходческого комбайна КСП32 в условиях шахты Казахстанской | 20 |
| 3.1 | Последовательность выбора системы разработки | 22 |
| 3.2 | Анализ результатов исследований параметров разрушения горных пород исполнительным органом | 25 |
| | Заключение | 27 |
| | Список используемой литературы | 29 |
Введение
Угольная промышленность является основной сырьевой и энергетической
базой для всех отраслей народного хозяйства, а каменный уголь – единственным стратегическим энергоносителем, имеющимся в недрах нашей страны. Обеспечение конкурентоспособности угольных шахт может быть достигнуто путем роста нагрузок на очистные забои до 5 тысяч и более тонн в сутки. Основным фактором, сдерживающим рост нагрузки на современные добычные комплексы, является отставание в подготовке нового фронта очистных работ, т.е. недостаточно высокие темпы проходки при проведении подготовительных выработок.
Прохождение выработок механизированным способом при помощи проходческих комбайнов на сегодняшний день является наиболее эффективным, позволяющим уменьшить время технологических операций и повысить темпы проходки до 300 м в месяц и более. Необходимость обеспечения все более высоких темпов проходки приводит к проблеме повышения технического уровня проходческих комбайнов.
Применение существующих математических моделей и методов оптимального проектирования этих машин возможно лишь при корректном задании режимов их работы, которые могут быть получены только в результате натурного эксперимента. Данные эксперимента также могут быть использованы при проверке адекватности математических моделей рабочих процессов и обосновании путей дальнейшего совершенствования проходческих машин.
Поэтому получение экспериментальных данных о фактических режимах работы двигателя исполнительного органа (ИО) проходческого комбайна, его загруженности и затратах времени на выполнение операций при реализации технологического цикла обработки забоя стреловидным исполнительным органом проходческого комбайна является актуальной научной задачей.
Важнейшим звеном в технологическом процессе горнодобывающего предприятия является проведение подготовительных горных выработок, от темпов проходки и качества которых в значительной мере зависит эффективная работа всего добывающего комплекса. Поэтому соответствие конструктивных и режимных параметров исполнительных органов проходческих комбайнов горн геологическим условиям эксплуатации является основным фактором, влияющим на показатели процесса проходки подземных горных выработок.
Прочность пород шахты Казахстанской изменяется в очень широких пределах, как по площади, так и по глубине залегания. Предел прочности на сжатие составляет 10–200 МПа, алевролитов 8–140 МПа, аргиллитов 6–70 МПа, каменного угля 8–24 МПа.
Процесс разрушения горного массива проходческими комбайнами избирательного действия, несмотря на неоспоримые достоинства комбайновой технологии проведения подготовительных выработок, имеет следующие существенные недостатки: большой выход мелких фракций разрушенного угля вследствие его пера измельчения; за счет этого высокая запыленность воздуха в выработке, в десятки раз превышающая допустимые санитарные нормы; высокая энергоемкость процесса разрушения и большой расход режущего инструмента при разрушении абразивных и крепких включений.
Объектом исследования являются экспериментальное получение и анализ характеристик рабочего процесса разрушения забоя исполнительным органом проходческого комбайна, позволяющих оценить эффективность использования комбайна.
В задачи исследования входят: Изучить методы получения анализ характеристик рабочего процесса разрушения забоя исполнительным органом проходческого комбайна.
1. Тенденции формирования парка проходческих комбайнов на шахте Казахстанская
Проходческим комбайном (ПК) называется комбинированная горная машины для механизированного проведения горных выработок. Применение проходческих комбайнов дает возможность совместить во времени основные технологические операции проходческого цикла:
► отделение горной породы от массива, ее погрузку в транспортные средства, крепление выработанного пространства и пыле гашение в призабойной зоне.
Исполнительные органы проходческих комбайнов по конструктивным признакам подразделяются на избирательные (стреловидные), непрерывного действия (качающиеся) и буровые (роторные и планетарные). Отличительный признак этих трех групп заключается в различии схем разрушения забоя.
Избирательные исполнительные органы одновременно обрабатывают только часть забоя, которая предопределяется конструктивными размерами коронки. Стреловидный исполнительный орган выполняется в виде подвижной консольной рукояти с резцовой коронкой на конце, имеющей возможность перемещаться в двух взаимно перпендикулярных направлениях.
В зависимости от типа коронки стреловидные исполнительные органы подразделяются на органы с коронками коническими, барабанными, сферическими, лучевыми, дисковыми [1].
Качающиеся исполнительные органы представляют собой органы, отбойная часть которых в одном из направлений (по высоте или ширине) соответствует размеру проводимой выработки и имеет возможность совершать качательные движения в вертикальной или горизонтальной плоскостях для обработки всей площади забоя.
Эти исполнительные органы подразделяются на: буровые, корончатые и комбинированные. Горно-подготовительные работы должны обеспечивать своевременную подготовку выемочных столбов при раскройке полей шахт.
Интенсификация проходческих работ на шахте Казахстанская осуществляется путем использования проходческих комбайнов непрерывного и избирательного действия. Темпы проведения выработок этими комбайнами составляет от 390 до 907 м/мес.
Проходческие комбайны избирательного действия со стреловидными исполнительными органами, проигрывая по скорости проведения горных выработок комбайнам непрерывного действия, обладают, вместе с этим, способностью адаптироваться к разрушению структурно-неоднородных забойных массивов и к изменению формы, размеров сечения выработок [2].
На шахте Казахстанская в эксплуатации в период с 2007 по 2012 годы находились комбайны 1ГПКС, П110, КП21, СМ-130, DBT Bucyrus, MD-1100, Bolter Miner MB670, Sandvik MR340, Joy 12CM30, Joy 12CM18, Joy 12CM15 [2].
С течением времени структура парка комбайнов существенно изменилась. За этот же период, например, количество комбайнов 1ГПКС в объединении уменьшилось в 12,5 раз, а темпы проходки ими выработок снизились с 357 м/мес до 160 м/мес [3]. Динамика изменения парка проходческих комбайнов свидетельствует о том, что с 2007 по 2012 годы количество комбайнов КП-21 производства АО «Копейский машзавод» возросло с 14,5% до 52%.
Анализ парка комбайнов в объединениях Кузбасса показывает, что техническая политика этих угольных компаний ориентирована на широкое применение проходческих комбайнов КП21.
1.2 Оценка функциональных возможностей существующих конструкций исполнительных органов проходческих комбайнов избирательного действия
От совершенства конструкции исполнительного органа существенно зависят производительность и эффективность проходческих комбайнов.
Именно процесс взаимодействия исполнительного органа с разрушаемым массивом определяет удельные энергозатраты разрушения, характер и величину внешних нагрузок, действующих от разрушаемого массива на комбайн, а, следовательно, оказывает значительное влияние на производительность и надежность проходческого комбайна.
Основными классификационными признаками исполнительных органов являются схемы обработки и разрушения забоя, а также конструктивное исполнение рабочего органа [4]. Проходческие комбайны избирательного действия разрушают угольный массив сплошным фрезерованием резцами, установленными на исполнительном органе, выполненном в виде коронки, расположенной вдоль продольной или поперечной оси комбайна (рисунок 1.1) [4].
Рисунок 1.1 – Конструктивные формы исполнительных органов проходческих комбайнов: а – продольно-осевая (радиальная); б – поперечно-осевая (аксиальная); в – аксиальная (комбинированная); г, д – варианты промышленных образцов радиальных коронок.
На шахте Казахстанская ведутся работы по проектированию новых конструкций коронок для комбайнов со стреловидным исполнительным органом. Это позволит совместить в одной конструкции две коронки: угольную и породную [4].
Характерной особенностью работы проходческих комбайнов избирательного действия является невозможность точного воспроизведения заданного профиля выработки и, как следствие, значительные переборы породы (до 20 % от площади проходимой выработки) даже при наличии автоматизированной системы управления проходческим комбайном [5].
Выбор схемы отработки забоя определяется многими факторами: крепостью породы, наличием в ней равнопрочных включений, углом наклона выработки, состоянием ее бортов и пород кровли, водопротоком в забое и прочими горн геологическими особенностями.
Возможные варианты схем отработки, опробованные при работе комбайнов избирательного действия в угольной промышленности, могут быть условно поделены на две группы: обработка сечения по контуру, а затем разрушение оставшейся центральной части (керна) и последовательное разрушение проходами резцовой коронки (горизонтальные и вертикальные, восходящие и нисходящие резы) [5].
В процессе обработки поверхности выработки исполнительным органом с продольно-осевой коронкой можно обеспечить довольно ровный (по сравнению с аксиальной коронкой) профиль выработки. Такой исполнительный орган в принципе может с одной позиции создавать приемлемый пространственный рельеф боковых поверхностей выработки, если коронка и центр поворота стрелы соответствуют профилю выработки.