W celu w eryfikacji modelu porównano wartość średnią sumarycznej m ocy pobieranej przez kom bajn w całym zakresie prędkości posuwu z wartościami mocy w yznaczonym i za pom ocą m odelu. D la przykładu na rys. 7.1 przedstawiono oba przebiegi teoretyczny i rzeczy
w isty dla ścian 5N i 6N w kopalni „Bogdanka” oraz 086 w kopalni „M akoszow y” . We w szystkich przypadkach linia czarna przedstawia rzeczywisty pobór mocy, a linia przeryw ana szara m oc obliczoną. W przypadku urabiania dwustronnego je st to uśredniony pobór mocy dla obu zw rotów urabiania, a w przypadku urabiania jednostronnego pobór mocy w trakcie ruchu roboczego. N a podstawie porównania obu przebiegów stwierdzono, że wartości mocy obliczone za pom ocą w eryfikowanego modelu znacznie odbiegają od wartości uzyskanych na podstaw ie pom iarów . M oc obliczona jest zdecydowanie większa, przy czym rozbieżność w zrasta w m iarę zw iększania się wysokości ściany. Ponadto w przypadku urabiania węgli trudno urabialnych obliczone wartości mocy przekroczyły poziom 1000 kW (ściana IX w KW K Szczygłow ice i 420 w KW K Mysłowice), co nie występowało nawet w przypadku m aksym alnych w artości pobieranej mocy [27].W związku z powyższym stosowanie modelu opracow anego w M itsui M iike M achinery Co.,Ltd. w warunkach polskiego górnictwa jest nieuzasadnione.
Moc[kW] Moc
(k W ]
B ogd an k a 5N
P rędk ość posu w u [m /m in]
M a k o szo w y 086 800
700 600 500 400 300 200 100 0
0 1 2 3 4 5 6 7 8
P rędk ość p osu w u [m /m in]
B o g d a n k a 6N 900
800 700 600 0 500
g - 400 S 300 200 100 0
3 4 5
P rędkość po su w u [m /m in ]
Rys. 7.1. Porównanie rzeczywistego poboru mocy z wartościami wyznaczonymi z modelu Fig. 7.1. Comparison of actual power consumption with values determined by means of a model
W c e lu stw ie rd ze n ia p rzyczyn w y stęp o w a n ia r o z b ie żn o śc i p r zep ro w a d zo n o a n a lizę za sa d n o ś ci u p r o s z c z e ń z a sto so w a n y c h w m odelu i ich w p ły w na u z y sk a n e w y n ik i o b licz e ń . S z c z e g ó ło w a a n a liza w y k a za ła c o następuje:
• p r z y ję c ie z a ło ż e n ia , ż e w a rto ść średniej grub ości skraw u n ie z a le ż y o d w y s o k o ś c i w ar
s tw y urabian ej d an ym organem , sp o w o d o w a ło jej z a w y ż e n ie w przypadku organu ty ln e g o ;
• n ie u w z g lę d n ie n ie lic z b y n o ż y w linii skraw ania przy w y z n a c za n iu s iły sk raw ania w y s t ę pu jącej na p o je d y n c z y m n o żu z a w y ż a w a rto ść tej siły;
• u z a le ż n ie n ie su m aryczn ej siły skraw ania ty lk o o d w y s o k o ś c i ścia n y i sz e ro k o ści zabioru sp raw ia, ż e n ie z a le ż y on a o d lic z b y n o ży b ęd ą cy ch w k o n ta k cie z urabiana calizną.
W z w ią z k u z p o w y ż s z y m za stą p io n o przyjęte w m odelu w y r a że n ia u p ra szcz a ją ce o g ó ln ie zn a n y m i z a le ż n o ś c ia m i o k reśla ją cy m i średnią g ru b o ść skraw u. W rez u lta cie o trzy m a n o z a le ż n o ś c i w ią ż ą c e m o c kom b ajnu z p ręd k o ścią p osu w u w postaci:
- o rgan w y p rzed za ją cy :
n * n * D u + 2 f 2 1 0 0 0 * v N u r = --- *
---1 0 2 * 6 0 2 * 1/ t t F ‘ n m ^ n
* 7(3 * U‘ ’ [kW]> (7 1 )
■ organ tyln y:
r n * n * D u + 2 , ^ a \
^ —_________
if.
_____ * * 7 —^ 1 0 2 * 6 0 2 * u °r t t F ?
1 —cos^>w 10 0 0 * v ę w m i * n )
b
* ^ * « „ [ k W ] (7 .2 )
Z e w z g lę d u na te o re ty cz n o -e k sp e ry m e n ta ln y charakter m od elu jed n o stk i m iary p o s z c z e g ó l
n y ch w ie lk o ś c i p o d a n e są w w y k a z ie o zn a czeń . W artości param etrów a't, bj, s w y z n a c z a się z n o m o g r a m ó w z a w a rty ch w pracy [71].
C a łk o w itą m o c skraw ania otrzym uje się p op rzez z su m o w a n ie m o c y pob ieranej p rzez sil
niki n a p ęd za ją c e o b a o rg a n y urabiające:
MM — NmG + (7 .3 )
W y z n a c z o n e na p o d sta w ie w stęp n ie z m o d y fik o w a n e g o m odelu w a rto ści m o c y p rzed sta w io n o na rys. 7.1 w p o sta ci szarej lin ii ciągłej. P o m im o teg o , ż e otrzym an e z a le ż n o ś c i p o w in n y le piej o d z w ie r c ie d la ć p r z eb ie g p rocesu skraw ania, w artości m o c y o b lic z o n e z a p o m o c ą z m o d y fik o w a n y c h z a le ż n o ś c i są w y ż s z e o d w artości u zy sk a n y ch na p o d sta w ie m o d e lu o r y g in a ln eg o . Istn ieje z a te m k o n ie c z n o ś ć u w zg lę d n ie n ia w m odelu inn ych c z y n n ik ó w w p ły w a ją c y c h na stan o b c ią ż e n ia z e w n ę tr z n e g o kom bajnu.
7.2. Ustalenie dodatkowych czynników wpływających na pobór mocy
P o d s ta w ą w y z n a c za n ia m o c y siln ik ó w napędzających organy urabiające w e w s z y s tk ic h w y m ie n io n y c h m o d e la ch je s t u stalen ie siły skraw ania w ystęp u jącej na n o żu urabiającym , k tó rą o b lic z a s ię d la średniej grub ości skraw u odpow iadającej danej prędkości p o su w u kom baj
nu. B a r d z o isto tn y m c z y n n ik iem j e s t przy tym u sy tu o w a n ie są sied n ich n o ż y i typ skraw u w y k o n y w a n y p o s z c z e g ó ln y m i n ożam i, c o w y n ik a z układu n o ż y na organie urabiającym i w ła sn o śc i w ę g la . W z w ią z k u z p o w y ż s z y m w m odelu D IP K M K ustala się opty m a ln ą p o d zia łk ę
sk ra w a n ia d la dan ej średniej gr u b o ści skraw u i o k reślo n y ch w ła s n o ś c i w ę g la . W p rzyp ad k u g d y p o d z ia łk a n o ż y na o rg a n ie urabiającym je s t w ię k sz a o d op tym aln ej, w a r to śc i s ił sk raw a
nia i d o c is k u s ą w ię k s z e .
W m o d e lu C erch ar w p ro w a d z o n o n atom iast p o ję c ie krytyczn ej g r u b o ś ci sk raw u. G d y g r u b o ś ć sk ra w u je s t m n ie jsz a o d krytycznej, p o w sta ją w y s tę p y p o m ię d z y b ruzd am i w y c in a n y m i p r z e z p o s z c z e g ó ln e n o ż e , c o p o w o d u je z m ia n ę w artości sił d z ia ła ją c y ch na n ó ż. R o z w a ża n ia te o r e ty c z n e o p a rto na z a ło ż e n iu , ż e przy p o g łęb ia n iu sk raw u siła sk ra w a n ia z m ierza a s y m p to ty c z n ie d o stałej w a r to ści. P o p o d zielen iu drogi sk raw ania n o ż a w tra k cie je d n e g o o b rotu na k ilk a p r z e d z ia łó w z w ią z a n y c h z g ru b o ścią skraw u, w y z n a c z o n o te o r e ty c z n e p r zeb ieg i z m ie n n o ś c i sił w p o s ta ci tak z w a n y c h u o g ó ln io n y ch k r zy w y ch urabiania. Z u z y sk a n y c h z a le ż n o ś c i w y n ik a , ż e z e w z r o s te m pręd k ości p o su w u kom b ajnu ro śn ie p o b ó r m o c y z w ią za n ej z e sk ra w a n iem , p rzy c z y m w p ierw szej fa z ie w z ro st ten je s t z d e c y d o w a n ie sz y b s z y .
Is tn ieje z a te m k o n ie c z n o ś ć u w z g lę d n ie n ia z m ia n y w a rto ści siły sk raw an ia, s p o w o d o w a nej z r ó ż n ic o w a n ie m w a r u n k ó w pracy n o ża w w y n ik u z m ie n n o śc i relacji g r u b o ś ci sk raw u i o k r e ślo n e j, stałej d la d a n e g o organu p od ziałk i skraw ania. Z w ię k s z e n ie g r u b o ś ci sk raw u w w y n ik u w z r o s tu p r ęd k o ści p o s u w u kom bajnu p o w o d u je z m ia n ę charakteru o b c ią ż e n ia z e w n ę tr z n e g o o rg a n u u rab ia ją ceg o . P o n ie w a ż charakter poboru m o c y p r z ez k om b ajn k s z ta łto w a n y j e s t p r z e z o b c ią ż e n ie z ew n ę tr z n e n a p ęd ó w obu o r g a n ó w u rabiających , u w z g lę d n ie n ie t e g o c z y n n ik a m o ż e w p r o w a d z ić zm ia n ę ja k o ś c io w ą w y z n a c z o n e g o z m o d e lu p o b o ru m o c y [1 9 ].
7 .2 .1 . K o r e k ta siły sk ra w a n ia w y n ik a ją ca ze zm ien n o ści relacji g ru b o ści sk r a w u i po- d z ia lk i sk r a w a n ia
K o rz y sta ją c z w y n ik ó w bad ań [4 9 , 56 ] m o żn a o d n ie ść w a r to ść siły sk raw an ia d o w a rto ści w y s tęp u ją c ej p rzy g r u b o ści k rytyczn ej lub od p ow iad ającej o p tym aln ej p o d z ia łc e sk raw ania.
O p ty m a ln ą śr e d n ią g r u b o ść sk raw u g 0, o d p o w ia d a ją c ą danej p o d z ia łc e sk ra w a n ia t;r, m o żn a w y z n a c z y ć p o p r zek szta łcen iu z a le ż n o ś c i określającej o p ty m a ln ą p o d z ia łk ę sk ra w a n ia [5 6 ]:
g = — ^ ---^ — 1 [cm ] ( 7 .4 )
1,25 * k v 1,25 V '
g d z ie s z e r o k o ś ć k ra w ęd zi tnącej n o ż a ( b „) i śred nią p o d zia łk ę sk raw an ia (tjr) n a le ż y w s ta w ić w [cm ], n a to m ia st w a r to ść w sk a ź n ik a u w zg lę d n ia ją c e g o w ła sn o śc i p la s ty c z n e w ę g la ( k v) p rzyjm u je s ię o d p o w ied n io :
k v = 0,85 - dla w ę g li z w ię z ły c h , k ¥ = 1 , 0 - d la w ę g li kruchych, k y , — 1,15 - d la w ę g li b ard zo kruchych.
Z m ia n a w a r to śc i s iły sk raw an ia w w y n ik u zm ia n y średniej g ru b o ści sk raw u w przypadk u g r u b o ści sk raw u m n iejszej o d optym alnej je s t u w zg lę d n io n a p o p rzez w s p ó łc z y n n ik k o rek c y j
ny ki, a p rzy g r u b o ści w ię k sz e j o d op tym aln ej o d p o w ied n io p o p rz e z w s p ó łc z y n n ik kj. O ba w s p ó łc z y n n ik i w y z n a c z a się z n astęp u jących z a le ż n o śc i [56]:
k x = 1 + 0,21 * g ir * * k z s H , (7 .5 )
/ \ 2 "
k 2 - 1 + 1 ,6 * —^ — 1 * ^ZSR
Jopl
,w k tó ry ch p o d zia łk a o p ty m a ln a top, [cm ] o k reślon a je s t o d p o w ied n io p rz ez w yrażen ia:
t of, = (1,25 * g ir + b „ + 1 ,2 5 )* k v - g d y g ir > 1 cm , ( 7 .7 ) (7.6)
t opt Z^ f r L + 0 , 4 * g i r + ( 6 „ - l )
gśr + 1.3
* k v - g d y g ^ < 1 cm , ( 7 .8 )
a w s p ó łc z y n n ik o d s ło n ię c ia p rzodka kzsR w y n o si od p ow ied n io:
k ZSR = 0 ,3 2 + — g d y g j r > 1 cm , ( 7 .9 )
gir
k ZSR = 0 ,2 5 4— — g d y gi r < 1 cm , ( 7 .1 0 )
gir
+ UW e w s z y s tk ic h p o w y ż s z y c h z a le ż n o śc ia c h średnią gru b o ść skraw u ( gi r) i sz e r o k o ś ć kraw ędzi tnącej n o ż a ( b „) n a le ż y w s ta w ia ć w [cm ],
W p r z ed sta w io n y m p o w y że j m od elu w s p ó łcz y n n ik i korek cyjn e siły sk raw ania w y z n a c za n e są d la średniej g ru b o ści skraw u u zysk iw an ej przy danej p ręd k ości p o su w u kom bajnu.
T o z b y t d a le k o id ą c e u p ro s zc z en ie m o ż e b y ć p o w o d e m braku z g o d n o ś c i p r z e b ie g ó w poboru m o c y u z y s k a n e g o na p o d sta w ie badań i w y z n a c z o n e g o na p o d sta w ie m odelu.
W p r o w a d z e n ie ko rek ty s iły skraw ania w yn ik ającej z e z m ie n n o śc i relacji g r u b o ści skra
w u i p o d zia łk i sk raw an ia w y m a g a u w zg lę d n ie n ia z m ia n y g ru b o ści sk raw u w z d łu ż drogi sk raw an ia k a ż d e g o n o ż a przy danej p rędk ości p osu w u . W yn ik a to z faktu, ż e g r u b o ść skraw u p o c z ą tk o w o ro śn ie o d zera do w artości m aksym aln ej, p o c z y m m a leje aż d o m o m en tu w y jś c ia n o ż a u r a b ia ją ceg o z kontaktu z ca lizn ą [2 0 , 58]. W zw ią zk u z p o w y ż s z y m w z a le ż n o ś c i o d p r ęd k o ści p o s u w u kom b ajn u w z d łu ż drogi skraw ania noża m o g ą w y stę p o w a ć : jed n a , d w ie lub trzy strefy o średniej g ru b o ści skraw u o d p o w ied n io m niejszej lub w ię k sz e j o d g ru b o ści o p ty m aln ej, w y z n a c z o n e j d la danej p o d zia łk i n o ży na o rgan ie urabiającym . Istn ieje z a tem m o ż li
w o ś ć u le p sz e n ia m o d e lu w c z ę śc i d o ty czą cej w y zn a cza n ia k orekty s iły sk raw an ia w y n ik a ją cej z e z m ie n n o ś c i relacji g ru b o ści skraw u i p od ziałk i skraw ania.
P o n ie w a ż k o rek tę siły sk raw ania przep row ad za się w o d n iesie n iu d o siły w y stęp u ją c ej p rzy sk ra w ie o g ru b o ści optym aln ej g 0, zap rop on ow an o w p ro w a d z en ie w s p ó łc z y n n ik a z m ia n y o b c ią ż e n ia k w w y z n a c z o n e g o ja k o średnia w a żo n a w y m ie n io n y c h p o w y że j w s p ó łc z y n n i
k ó w k o r e k c y jn y c h k i ' \ k2Z u w zg lę d n ie n iem ilo c z y n ó w średniej g ru b o ści skraw u na od c in k a ch d rogi sk raw an ia, na których g ru b o ść skraw u je s t o d p o w ied n io m n iejsza lub w ię k s z a o d gru
b o ś c i o p ty m a ln e j i d łu g o ś c i ty ch d róg w trakcie je d n e g o obrotu organu u rab iającego, z n astę
pującej z a le ż n o śc i:
_ , k i * g i * l l + k 2 * g 2 * l 2
(7 .1 1 )
P o n ie w a ż śred n ia g r u b o ść skraw u z a le ży o d w y s o k o śc i w a r stw y urabianej d a n y m o r g a n em , d a ls z e r o z w a ż a n ia n a le ż y p rzep ro w a d zić o d d z ie ln ie dla organ u w y p r z e d z a ją c e g o i o r g a nu ty ln e g o .
O r g a n w y p r z e d z a ją c y
P o n ie w a ż o rg a n w y p rz ed z a ją c y urabia w a rstw ę o w y s o k o ś c i rów nej j e g o śred n icy , pręd
k o ś ć p o s u w u k om b ajn u , p rzy której średnia gru b ość skraw u je s t rów n a o p ty m a ln ej, m o żn a w y z n a c z y ć z w arunku:
v , = — * g „ * m * n (7 .1 2 )
W z a k r e s ie p r ę d k o śc i p o s u w u kom b ajnu m n iejszy ch od w y z n a c zo n ej z p o w y ż s z e j z a le ż n o ś c i śred n ia g r u b o ś ć sk raw u z a w s z e b ę d z ie m n iejsza o d op tym aln ej. Stąd w s p ó łc z y n n ik zm ia n y o b c ią ż e n ia w y z n a c z o n y z z a le ż n o ś c i (7 .1 1 ) je s t ró w n y w s p ó łc z y n n ik o w i k o rek c y jn e
m u k i:
k w = k i , dla v < vg ( 7 .1 3 )
P o p r z ek ro c ze n iu p rę d k o ści vg na d ro d ze sk raw ania n o ża b ę d ą w y s tę p o w a ły tr zy strefy:
d w ie o g r u b o ś c i sk raw u m n iejszej i je d n a o w ięk szej o d gru b o ści o p tym aln ej (r y s .7 .2 ).
Rys. 7.2 .Usytuowanie wyróżnionych stref grubości skrawu - organ wyprzedzający Fig. 7.2. Arrangement of distinguished zones of cut depth - a leading cutting drum
Z e w z g lę d u na w y s tę p u ją c ą w tym przypadku sy m etrię o b ie strefy o g r u b o ści sk raw u m n ie jsz ej o d o p ty m a ln ej s ą id e n ty czn e. Z a się g p o s z c z e g ó ln y c h str e f w y z n a c z a kąt śro d k o w y
<p0 o k r e śla ją c y m ie js c e p o ło ż e n ia gru b o ści skraw u rów nej g ru b o ści o p ty m a ln ej. W a r to ść te g o kąta w y z n a c z y ć m o ż n a z z a le żn o śc i:
• TT * g n * m * n
<d„ = a r c s i n —
---2 * v (7 .1 4 )
W a r to ść w s p ó łc z y n n ik a z m ia n y o b cią żen ia w rozw a ża n y m przypadku o b lic z a s ię z w y ra żenia:
= [^i “ (&1 - * 2 ) * c o s p j , dla v > vg (7 .1 5 )