Расчет эксплуатационных параметров проходческо-очистного комбайна Урал-20Р

расчет комбайна.docx

Расчет силовых и энергетических показателей процессов отбойки калийных руд планетарно - дисковым исполнительным органом3
1 Расчет параметров резания3
2Расчет энергетических показателей планетарно-дискового исполнительного органа6
Расчет силовых и энергетических показателей процессов отбойки калийных руд шнековым исполнительным органом8
1Расчет параметров резания8
2Расчет энергетических показателей шнекового исполнительного органа11
Расчет силовых и энергетических показателей процессов отбойки калийных руд фрезой12
1Расчет параметров резания12
2Расчет энергетических показателей бермовой фрезы15
Расчет силовых и энергетических показателей процессов отбойки калийных руд режущим инструментом отбойным устройством16
1Расчет параметров резания16
2Расчет энергетических показателей бермовой фрезы19
Расчет сил реакций забоя на исполнительные органы тяговой способности напорного усилия и мощности гусеничного органа перемещения20
1Определение сил реакций забоя20
1.1 Определение сил реакций забоя для планетарно-дискового исполнительного органа20
1.2 Определение сил реакций забоя для шнекового исполнительного органа21
1.3 Определение сил реакций забоя для бермовых фрез22
1.4 Определение сил реакций забоя для отбойного устройства23
2Расчет тяговой способности напорного усилия и мощности гусеничного органа перемещения24
Расчет производительности комбайна29
Расчет силовых и энергетических показателей процессов отбойки калийных руд планетарно - дисковым исполнительным органом
1 Расчет параметров резания
Средняя сила резания на поворотном затупленном резце
Ар – сопротивляемость резанию калийной руды Нсм;
hср - средняя толщина реза cм;
kth – коэффициент степени блокированности реза;
kB – коэффициент ширины режущей кромки;
k – коэффициент угла резания;
kф – коэффициент формы падения грани резца;
k - коэффициент ориентации резца;
kВР – коэффициент вращения резца.
Максимальное значение толщины стружки
Zд- число дисков на исполнительном органе;
nв- частота переносного движения исполнительного органа обмин;
Vк- скорость подачи комбайна ммин;
Скорость подачи комбайна равна:
Средняя толщина стружки
Hi – высота массива разрушаемая исполнительным органом.
Zр – количество резцов на диске;
Dср - средний диаметр исполнительного органа см;
Dд – диаметр дисков по резцам см
Dср=3100-1020=2080 мм
i – передаточное число
nпер – частота вращения исполнительного органа nпер=42 обмин
nотн – частота вращения резцовых дисков nотн=407 обмин
Коэффициент степени блокированности реза при tсрhср72
Коэффициент ширины режущей кромки
bр - расчетная ширина режущей кромки см
а – высота конусной части
- высота контакта резца с массивом см
Расчетная ширина режущей кромки bр в зависимости от ее формы толщины среза и высоты контакта резца с массивом для поворотных резцов:
αз – угол заострения резца αз =850
Коэффициент угла резания
αр– угол резания αр =850
Коэффициент формы передней грани резца определяем по таблице
Коэффициент ориентации
F - расчетная площадь контакта рабочей части резца с боковой поверхностью угла развала для неповоротного резца с плоской боковой гранью мм2
dk – диаметр керна см
– угол разворота резца относительно направления движении средний град.
уст – угол разворота резца относительно плоскости диска град.
к - угол разворота резца относительно направления движений средний кинематический град.
Dио – диаметр исполнительного органа
Dд – диаметр диска по резцам
А – смещение плоскости диска относительно оси вращения исполнительного органа м
i – передаточное число
φВ – угол поворота водила град.
Hi – высота массива разрушаемая исполнительным органом мм
Коэффициент вращения резца
Средняя сила резания
Коэффициент учитывающий влияние разворота инструмента относительно направления движения
Сила резания острым неразвернутым резцом
2Расчет энергетических показателей планетарно-дискового исполнительного органа
Мощность расходуемая на резание исполнительным органом
Pz – средняя сила резания на поворотном резце Н
р – КПД редуктора р=093
ио – КПД исполнительного органа ио=099
Zр- количество резцов на диске одновременно участвующих в резании
Vр – скорость резания мс
n – частота вращения резцовых дисков обмин
Расчетная мощность резания и погрузки планитарно - дискового исполнительного органа
Nр=N+Vk=13665+1278=14943 кВт
Номинальная мощность двигателя 160 кВт запас мощности составляет 7%.
Расчет силовых и энергетических показателей процессов отбойки калийных руд шнековым исполнительным органом
1Расчет параметров резания
kзат – коэффициент затупления резца;
Dш – диаметр шнеков по резцам мм
m – количество линий резания
nш – частота вращения шнекового исполнительного органа обмин
Средняя толщина реза на шнековом исполнительном органе
Hi – высота массива разрушаемая исполнительным органам см
Sш – площадь обрабатываемая шнеком м2
lш – длина обрабатываемая шнеком см
L – длина обрабатываемая шнеками и фрезами мм
Bф – ширина фрезы мм
lш=51002-580=1970 мм =197 см
Количество резцов на шнеке
Найдем площади поверхности которые обрабатываются только шнеком:
l- расстояние между центрами двух шнеков мм
а=r-k1=1500-96307=53693 мм
Площадь большего участка (дальнего от фрезы):
Площадь меньшего участка (прилегающего к фрезе)
ак=r-k2=1500-125603=24397 мм
Общая площадь обрабатываемая шнеком
Sш=Sоб=S1+S2=031+01=0409 м2
Коэффициент степени блокированности реза при tсрhср>72
αр– угол резания αр = 750
Коэффициент формы передней грани резца
Выбирается в зависимости от формы режущей кромки(прямоугольная долотчатая) и формы передней грани резца (плоская)
Коэффициент затупления резца
Sзат – площадь затупления мм2
– угол разворота резца относительно направления движения =00
– задний угол резца =90
αз – угол заострения резца αз=630
2Расчет энергетических показателей шнекового исполнительного органа
Pz – средняя сила резания на неповоротном резце Н
р – КПД редуктора р=084
Расчет силовых и энергетических показателей процессов отбойки калийных руд фрезой
Dф – диаметр фрезы мм
nф – частота вращения фрезы обмин
Найдем высоту массива разрушаемого фрезами:
F - расчетная площадь контакта рабочей части резца с боковой поверхностью угла мм2
Число резцов на фрезе
Вф – ширина фрезы Вф=580 мм
t- шаг резания t=4 см
Количество рабочих резцов
2Расчет энергетических показателей бермовой фрезы
Мощность расходуемая на погрузку отбитой массы
Расчетная мощность резания одной фрезой и одним шнеком
Nр= 2818+528+2963=6309кВт
Номинальная мощность двигателя 75 кВт запас мощности составляет 16%.
Расчет силовых и энергетических показателей процессов отбойки калийных руд режущим инструментом отбойным устройством
Средняя сила резания на неповоротном затупленном резце
Dб – диаметр фрезы мм
nф – частота вращения барабана обмин
l – расстояние между центрами двух шнеков l=2300 мм
Выбирается в зависимости от формы режущей кромки(прямоугольная долотчатая) и формы передней грани резца (плоская).
Число резцов на отбойном устройстве
Lб – ширина барабана Lб=2300 мм
Номинальная мощность двигателя 45 кВт запас мощности составляет 50%.
Расчет сил реакций забоя на исполнительные органы тяговой способности напорного усилия и мощности гусеничного органа перемещения
1Определение сил реакций забоя
Для определения тяговой способности и напорного усилия гусеничного органа перемещения необходимо знать силы реакции забоя на исполнительный орган в направлении подачи комбайна и в перпендикулярном направлении. От суммы проекций сил резания и подачи на направление движения комбайна зависит напорное усилие а от суммы проекций сил резания и подачи на перпендикулярное направление – тяговая способность гусеничного органа перемещения.
Для определения средней силы резания и подачи резца на забой в направлении перемещения и перпендикулярном направлении комбайна необходимо взять интеграл по углу контакта резца с забоем.
Средняя реакция в направлении подачи
Средняя реакция в перпендикулярном направлении
После интегрирования получим
1.1 Определение сил реакций забоя для планетарно-дискового исполнительного органа
Максимальная сила резания на поворотном затупленном резце планетарно – дискового исполнительного органа
Ар – сопротивляемость резанию калийной руды Нсм;
hm - средняя толщина реза cм;
Максимальная сила подачи на поворотном затупленном резце планетарно-дискового исполнительного органа
Полная реакция забоя на исполнительные органы в направлении подачи и перпендикулярном направлении
Zр - число рабочих резцов
1.2 Определение сил реакций забоя для шнекового исполнительного органа
Максимальная сила резания на неповоротном затупленном резце шнекового исполнительного органа
Максимальная сила подачи на неповоротном затупленном резце шнекового исполнительного органа
Средняя реакция в направлении подачи и перпендикулярном направлении
к=63470=111 рад. (1 рад.=570)
Zр - число рабочих резцов на одном шнеке
1.3 Определение сил реакций забоя для бермовых фрез
Максимальная сила резания на неповоротном затупленном резце бермовой фрезы
Максимальная сила подачи на неповоротном затупленном резце бермовой фрезы
к=85830=151 рад. (1 рад.=570)
Zр - число рабочих резцов на одной фрезе
1.4 Определение сил реакций забоя для отбойного устройства
Максимальная сила подачи на неповоротном затупленном резце отбойного устройства
к=75=132 рад. (1 рад.=570)
Zр - число рабочих резцов на отбойном устройстве.
2Расчет тяговой способности напорного усилия и мощности гусеничного органа перемещения
Тяговая способность гусеничного органа перемещения зависит от сил прижатия гусениц к почве выработки (R1 R2) и от коэффициента сцепления (f).
Силы прижатия направлены по нормам к поверхности почвы выработки и определяются из уравнений моментов всех сил относительно О1 и О2
bi – расстояние от точки О2 (О1) до линии действия силы Tзi м
В – расстояние между осями гусениц м
Величина реактивного момента от действия сил резания для роторных исполнительных органов
Rni – радиус установки резца.
Коэффициент сцепления
Тш – толщина штыбовой подушки Тш = 3 см
Напорные усилия гусеничного органа перемещения также определяется из уравнения моментов сил действующих в направлении перемещения комбайна
аi – расстояние от точки O2 (O1) до линии действия сил Rзi
- коэффициент сопротивления перекатыванию гусениц 01
Условие движения комбайна без проскальзывания гусениц
Расчет на силы прижатия и на тяговую способность ведется для одной половины (для одного шнека для половины отбойного устройства и т.д.)
Силы прижатия направленные по нормали к поверхности почвы
Тзоу – реакция забоя на отбойное устройство Тзоу=356692 Н
Тзш – реакция забоя на шнек Тзш=3563244 Н
Тзбер – реакция забоя на бермовою фрезу Тзбер=2687284 Н
- угол наклона выработки =00
m – масса комбайна кг
Напорное усилие гусеничного органа перемещения
Rзд – реакция забоя на резцовые диски Rзд=4621461 Н
Rзоу – реакция забоя на отбойное устройство Rзоу=3672823 Н
Rзбер – реакция забоя на бермовые фрезы Rзбер=2709112 Н
Rзш – реакция забоя на шнек Rзш=3754935Н
Rзаб – реакция забоя на забурник Rзаб=0
Тп – тяговое усилие от прицепного устройства Н
Тяговое усилие от прицепного устройства
QБП – грузоподъемность бункера – перегружателя Н
п – коэффициент сопротивления перемещению бункера перегружателя п=005
GБП – вес бункера – перегружателя Н
Вес бункера – перегружателя
mп – масса бункера – перегружателя (пустой) mп=12000 кг
Грузоподъемность бункера-перегружателя
mп – масса бункера – перегружателя(полный) mп=15000 кг
Условие движения комбайна без проскальзывания
P1 P2 – тяговая способность гусеничного органа перемещения
Мощность необходимая для перемещения комбайна
пм – КПД механизма перемещения пм=04-05
Vk – скорость комбайна Vk=0213 ммин
Расчет производительности комбайна
Теоретическая производительность
- плотность руды тм3
S – площадь обработки S=158 м2
Техническая производительность
КТ – коэффициент технической производительности
Т – время работы комбайна мин
Туо – потери времени на выявление и устранение неисправностей мин
Тзи – потери времени на замену резцов мин
Тм – время выполнения маневровых операций мин
Тко – время концевых операций Тко=15 мин.
Lк – длина камеры Lк=200 м
КГ – коэффициент готовности КГ=06-08
t – время замены одного резца t=2-3 мин.
np – количество заменяемых резцов
l – расстояние отгона комбайна для замены резцов l=5 м
а – количество отгонов комбайна для замены резцов а=1 раз
VM – маневровая скорость комбайна VM=30 ммин
Бреннер В.А. Режимы работы комбайнов для добычи калийных руд М.: Недра 1978

Резец ПС-1.cdw

Кинем..cdw

Сечение V10.cdw

Расч. сх..cdw