Seria: M E C H A N IK A z. 116 N r kol. 1231
Jerzy A N T O N IA K
Instytut M echanizacji G órnictw a P olitech n ik a Śląska
E ugeniusz Ś W IT O Ń SK I K a te d ra M echaniki Technicznej P o litech n ik a Śląska
T E N D E N C JE R O Z W O JO W E W N A P Ę D A C H K O M B A JN Ó W W Ę G L O W Y C H
Streszczenie. W pracy przedstaw iono analizę w spółcześnie produkow anych w kraju i n a świecie kom bajnów węglowych, zw racając szczególną uw agę na ich układy napędow e. N akreślno kierunki dalszego p o stęp u w budow ie kom bajnów typu heavy-duty i ich napędów , ujm ując je w postaci wniosków.
D E V E L O P M E N T T R E N D S C O N C E R N IN G D R IV E S C O A L S H E A R E R S
Sum m ary. T h e analysis relating to coal sheares which are a t p resen t m an u factu red w ithin th e country an d in the w orld has b e e n carried o u t in the p a p e r. Special atten tio n has b een paid to driving systems o f the shearers. T rends associated w ith th e progress in the design o f heavy-duty type o f sh earers and of th e ir drives have b e e n outlined an d form ulated as conclusions.
E N T W IC K L U N G S T E N D E N Z E N F Ü R D IE A N T R IE B E N V O N W A L Z E N S C H R Ä M L A D E R N
Z usam m enfaßung. In d e r A rb eit w urde die Analyse d er gegenw ärtig im Inland u n d in d e r W elt herg estellteen W alzenschräm lader u n te r b e so n d e re r B eachtung d e r A ntriebssystem e von diesen durchgeführt. M an h a t die T en d en zen in dem sich a u f d em G eb iet d e r K onstruktion von H ochleistungs-W alzenschräm ladern und d e re n A n trieb en vollziehenden F o rtsch ritt dargestellt. Sie sind als Schlußfolgerungen abgefaßt.
8 J. A ntoniak, E. Świtoński
1. W ST Ę P
Intensyfikacja w ydobycia w ęgla z jednego wyrobiska ścianowego zapoczątkowała okres stałego i szybkiego rozwoju mechanizacji wybierania [1], Prowadzona w sposób ciągły modernizacja konstrukcji ścianowych kombajnów bębnowych płytkozabiorowych wynika z wielu ważnych przyczyn, takich jak:
- potrzeby dostosowania ich do różnych w arunków geologiczno-górniczych, a w tym do pokładów o różnej grubości i o różnej twardości w ęgla i do pokładów o różnym nachyleniu podłużnym i poprzecznym,
- przystosowania ich do zwiększonej wydajności godzinowej do 2000 t/h i do zasilania prądem o w ysokim napięciu (do 6000 V),
- uzyskania możliwie pełnego sterowania wszystkimi parametrami kombajnu i uzyskania automatycznej diagnostyki pracy poszczególnych węzłów kombajnu,
- uzyskania lepszych wyników urabiania poprzez stosowanie lepszych- materiałów i optymalizację geometrii organu urabiającego i noży kombajnowych,
- uzyskania pełnej elektryfikacji pracy kombajnu przy jego jednoczesnym wielosilnikowym wyposażeniu,
- przystosowania ich do dużych prędkości posuwu roboczego i manewrowego i do dużych sił uciągu z jednoczesnym zabezpieczeniem przed osunięciem się przy pracy
na nachyleniach, > , i
- uzyskania pełnej w spółpracy kom bajnu z przenośnikiem zgrzebłow ym ścianow ym , m echanizm am i posuw u oraz obudow ą zm echanizow aną, pod kątem ich dostosow ania do w ysoko w ydajnych technologii eksploatacji ścianow ej (np.
w prow adzenie w ąskich ram ion),
- uzyskania wysokiego stopnia gotowości operacyjnej kombajnu (powyżej 98%) i trwałości odpowiadającej 4 do 6 min ton urobionego węgla,
- zapewnienia w ysokiego stopnia ergonomiczności, bezpieczeństwa i ochrony środowiska (zmniejszenie wibracji, głośności, zapylenia itd.).
Powszechne zastosowanie kombajnów bębnowych płytkozabiorowych w wielu krajach w przemyśle węglowym ma swoje uzasadnienie w ich stosunkowo prostej konstrukcji i w ich zaletach [2,3,4]. W latach osiemdziesiątych w konstrukcji kombajnów bębnowych wyko
rzystano zasadę budowy klockowej (firmy Eickhoff, Anderson Strathclyde, Famur - KOMAG, Joy i inne), co w znacznej mierze umożliwiło niezależny i wyspecjalizowany rozwój poszcze
gólnych zespołów kombajnu. Zespoły te łączone były złączami śrubowymi znajdującymi się na ścianach czołowych, tworząc korpus maszyny posadowiony na saniach. Obecnie korpus stanowi zwartą konstrukcję bez sań, a wewnątrz korpusu usytuowane są submoduły. Kombajn składa się z następujących zespołów: organu urabiającego, ramienia głowicy urabiającej, silnika elektrycznego, ciągnika kombajnowego (hydraulicznego lub elektrycznego), skrzyni aparatury
elektrycznej (sterującej), ramy kombajnu i dodatkowego wyposażenia odpowiadającego współ
pracy kombajnu z przenośnikiem zgrzebłowym. Kombajn może być także wyposażony w kru
szarkę. Wymiary i masy zespołów są dostosowane do transportu pod ziemią. Poprzez odpowiedni zestaw zespołów uzyskuje się kom bajn dostosowany do pracy w ścianie o dowolnym ukierunkowaniu czoła ściany i przystosowany do potrzeb technologicznych eksploatacji. W ym ienne zespoły ułatw iają gospodarkę częściam i zam iennym i. Przy w y
korzystaniu tej koncepcji buduje się z reguły kilkanaście różnych typów kombajnów opierając się na kilku zespołach.
2. A K T U A L N IE P R O D U K O W A N E K O M B A JN Y ŚC IA N O W E W K R A JU I Z A G R A N IC Ą
D uża różnorodność produkow anych typów kom bajnów ścianow ych uniem ożliwia ich pełne zestaw ienie, tym bardziej że stale są one udoskonalane i oznaczane zmienianymi sym bolam i literow ym i i cyfrowym i. W polskich kopalniach w ęgla kam iennego prawie pow szechnie są stosow ane kom bajny produkcji krajow ej, a tylko sporadycznie kombajny typu: Electra 500 i Electra 1000, Joy 4LS08, L D W -150-2L-2W , A M -500 i inne.
D ane techniczne kombajnów produkcji krajowej zestawiono w tablicach 1, 2 i 3 [5,6,7,8].
D o kom bajnów szeroko rozpowszechnionych należą kombajny typu: KGS-324 i KGS-440.
Kombajn KGS-245 (wspólne przedsięwzięcie FAMUR-u i CM G KOMAG) został w 1993 roku wyróżniony cechą "Teraz Polska". Kombajny produkcji krajowej odznaczają się dobrymi parametrami technicznymi, dużą nowoczesnością i stosunkowo niską ceną zakupu, np. kombajn KSE-344 razem z przemiennikiem częstotliwości kosztuje około 7-8 mld złotych (ceny kombajnów zagranicznych w ynoszą od 1,5 do 2,5 min dolarów za sztukę). Do najnowocześniejszych kombajnów produkcji krajowej należą kombajny proponowane przez firmę CM G K O M A G (tabl. 3). Parametry techniczne tych kombajnów odpowiadają parametrom technicznym kombajnów zagranicznych stosowanych w ścianach o wysokiej koncentracji wydobycia. Pozytywne jest to, że producenci krajowi w miarę szybko podążają za nowoczesnymi rozwiązaniami kombajnów wypracowanymi w firmach zagranicznych.
Kombajny zestawione w tabl. 1 i w tabl. 2 posiadają ciągniki z napędem hydraulicznym.
Jednak w związku z ciągle zaostrzającymi się od lat 80 dyskusjami na temat trudno palnych cieczy hydraulicznych klasy HFD oraz ich składników, zawierających dwufenylowe pochodne polichlorków, postanowiono przejść na zastosowanie w pełni zelektryfikowanych wysoko wydajnych kombajnów bębnowych. Tam , gdzie to jest możliwe, wymienia się hydrauliczne jednostki ciągnikowe na elektryczne lub stosuje się ciecze zastępcze, np. estry syntetyczne.
Rezygnując z ciągników hydraulicznych na korzyść elektrycznych traci się jednocześnie na elastyczności pracy i małej bezwładności układu posuwu kombajnu, zyskując na możliwości przeciążenia silnika elektrycznego.
10 J. A ntoniak, E . Świtoński
T ab lica 1
P a r a m e tr y te c h n ic z n a k o m b a jn ó w t d a n o w y c h s e rii KGS p ro d u k o w a n y c h w P o l s c e (1981/1992)
W yszczególnieni® J e d n o T y p ko m ba jnu
s tk a • K G S -192S K G S -245 K G S-275 *** K G S-324 K G S-440 W y s o k o ś ć u ra b ia n ia m 1 ,8 * 3 ,4 5 1 ,1 * 2 ,0 1,25 * 2 ,3 ! 1 .8 * 3 .4 2 .2 * 3 ,8
Ś r e d n ic a o rg a n ó w ura- m 1 .6 * 1 .8 1 * 1 ,4 1 ,2 5 * 1 ,4 1.6* 1.8 1 .8 .2 ,0
G łę b o k o ś ć z ab io ru m 0 .6 3 0 .6 3 0 ,6 3 0 .6 3 0.63
P r ę d k o ś ć o b ro to w a o r g a n ó w u rab la la cv c h mln’ł
39 4 4,5; 51;
5 4 .5
5 1; 54.5 39 38
N ap lec ie zasila n ia V 1000 1000 1000 1000 1000
R o d z aj c iąg n ik a I h a m u lc a . kołow rót b e z p ie c z e ń s tw a
2BPH 2 B P 2B P H
B "
2B KBH-
5TM 8 ;2 B ; 2B P ; 2BPH
2B 2BP 2 8 P H
Z a in s ta lo w a n a m oc M oc silników u ra b ia n ia M oc silników p o su w u M oc silnika pom p y
kW kW kW kW
192 1x132
1x60 2 4 5 2 x 1 0 0
1x45 1x3
2 7 5 2x 100
1x75 324 2x132
1x 6 0 4 40 2x190
1x 60
P r ę d k o ś ć po su w u m /m ln 0 * 5 ,1 5 0 * 6 ,8 0 .1 0 ,5 0 * 5
0 .7 ,2 0 .3 ,6
0 . 8 0 .3 ,8 5
kN 456 2 x200 2 5 0 /4 5 5 2 5 0 /5 0 0 250/455
D łu g o ść k o m b a jn u m 7 .5 8 7 ,9 8 5
(do osi 8.11 9 ,0 5
7 .7 9 9 ,1 7 0
8,62 10,0
W y s o k o ś ć k o m b a jn u m 1.52 0 ,8 0 4 1 .0 4 5
1.045 1,46 1.57
1.67 1.67
M a s a k o m b a jn u t 2 1 ,2 18 17,04
20.1 23,1 2 9 .6
29 30
S z k ic e tak
_ _
tak_
• K G S • K om bajn G órniczy Ś c ia now y
" B • p o je d y n cz y m e ch a n izm po su w u b e zc lęg n o w y Połtrak 2B • podw ójny m e c h a n iz m p o su w u Połtrak
B P • p o je dyncz y m e c h a n iz m p o su w u b e zc lę g n o w y B c o tr a c k 2 B P • podw ójny m e c h a n iz m p o su w u B c o tra c k
2 B P H • podw ójny m e c h a n iz m p o su w u E lc o tra ck z h a m u lca m i w ielotarczow ym i • hydraulicz
nymi
K G S -324/2B /W R • K om bajn z o sa d zo n y m i ram io n am i n a p r z e g u b a c h kulow ych z m ożliw ością p rz e strz e n n e j regulacji
T ablica 2
P a r a m e tr y te c h n ic z n e k o m b a jn ó w ś c ia n o w y c h se rii KGS p r o d u k o w a n y c h w P o l s c e (1981/1992)
J e d n o T yp k o m b a jn u
W y sz c z e g ó ln ie n ie • tk a K G S -500 K G S -520 K G S -560 K G S-200
W y so k o ść u ra b ia n ia m 3.6*3.8 3 . 7 . 3 8 3 .4 ,5 0 9 . 1 . 5
Ś r e d n ic a o rg a n ó w u ra bia jąc y ch
m 1.8; 2 .0 1.8; 2 .0 2 .3 6 0.9; 1.0*.
1.1
G łę b o k o ść z ab io ru m 0,63 0 .6 3 0 .6 3 0.75
P r ę d k o ś ć o b ro to w a
o ro a n u u r a b la la c e a o m ln 'ł 3 4 .8 65
.N ap ięc ie z asila n ia V 1000 1000 1000 1000
R odz aj c ią g n ik a
S ta c ja z a s ila ją c a
C -27/2B /2BH lub C-3CY2BP/2BPH
2A2V
C-27/2B /2B H lub C -30/2B P /2B P H
2A2V
C -30/B P /2B P H TZ-1 i tyry
storow y p rze m ie n nik c z ę s to tliwości
M oc z a in s ta lo w a n a kW 500 5 2 0 560 194
M oc silników u ra b ia n ia M oc silników p o su w u
kW kW
2x200 1x100
2x 2 0 0 2x 6 0
2 x250 1x6 0
2x75 2x22 w k o ń c ac h
M oc silników pom p y kW
ściany
P r ę d k o ś ć p o su w u m/m ln 0 * 8 0 . 8 0 . 5
0 .5 .7 regulow a-
S iła p o c ia o o w a kN 500 500 5 0 0 2x250
D łu g o ść ko m b a jn u (mię d z y o sia m i oro an ó w )
m 1 0,905
9.805
1 2 .3 9 11.9
1 2,874
W y so k o ść k o m b a ln u m 1.62(1.72) 1.55(1.7) 2 .7 8 6
M a s a k o m b a ln u t 3 7 .3 9 ,5 41.6
Szkice tak
K G S • K om bajn G órniczy Ś c ia now y
** P ierw szy k o m b a jn z ciągnikiem elektrycznym
*** C -2 7 R . C A -27R . C -3 0 - ciągniki hydrauliczne do m e c h a n iz m u p o su w u kom bajnu
D o bardzo udanych kombajnów należy kombajn KGS-324 wykonywany w różnych wersjach, jeśli chodzi o ciągniki hydrauliczne (tabl.l). W ścianach nachylonych powyżej 12°
kombajny z ciągnikami B lub 2B m uszą w spółpracować z kołowrotami bezpieczeństwa, np.
typu KBH-5 lub KBH-6. Kombajn z ciągnikami 2BP jest dopuszczony do pracy w pokładach nachylonych do 20°. Dodatkow e hamulce w 2BPH umożliwiają jego stosowanie w pokładach nachylonych do 35°. Kombajn ten ma ramię, które stanowi czterostopniowa przekładnia zębata walcowa, przenosząca moment napędowy z silnika elektrycznego na w ał główny kombajnu. Na w ale tym jest osadzony organ urabiający. Prostopadłe usytuowanie silnika eliminuje przekładnię kątową. W układzie kinematycznym przekładni usytuowane jest sprzęgło zębate ułatwiające odłączenie napędu na organ urabiający. W tzw. wstawce znajduje się pompa dwutłokowa służąca do zasilania układu zmiany położenia ramion kombajnu.
Pompa ta je st zasilana z silnika mocy 60 kW , który napędza także pompy układu hydrau
licznego ciągnika typu C-30 posuwu kombajnu. Kombajny serii KGS-324 są sterowane ręcznie lub za pom ocą radionadajnika Radian 1301.
Kombajn KGS-560 jest stosowany do dwukierunkowego bezwnękowego urabiania i ładowania węgla w pokładach grubych o nachyleniu podłużnym do 20° i poprzecznym do 10°. Przy nachyleniu powyżej 12° jest wyposażony w hydrauliczne hamulce wielotarczowe.
Kombajn w spółpracuje z przenośnikiem zgrzebłowym o dużej wydajności Rybnik - 85/BP i z obudową PIO M A - 27/47-OZ. W ykonanie aparatury elektrycznej zezwala na stosowanie kombajnu w wyrobiskach ze stopniem niebezpieczeństwa ”c” wybuchu metanu. Kombajn jest przystosowany do sterowania zdalnego - radiowego lub lokalnego z maszyny. Schemat kinematyczny napędu organu urabiającego tego kombajnu jest zbliżony do schematu kom
bajnu KGS-324.
W ady ciągników hydraulicznych, takie jak:
- złożona automatyzacja zmiany prędkości posuwu w zależności od obciążenia głównych silników napędowych kombajnu,
- niska sprawność układu hydraulicznego i potrzeba odprowadzenia ciepła,
- duża objętość oleju mineralnego zagrażającego bezpieczeństwu pracy i toksyczność zastępczych cieczy trudno palnych,
- brak możliwości przeciążenia układu hydraulicznego,
oraz rozw ój przem ienników częstotliw ości um ożliw iających bezstopniow ą regulację obrotów silników asynchronicznych spow odow ały rozpow szechnienie elektrycznych m e
chanizm ów posuw u kom bajnów .
Pierw szym krajow ym kom bajnem z tego typu posuw em był kombajn typu KGS-200 (tabl. 2). Kombajn ten składa się z dw óch odrębnych zespołów: zespołu urabiająco-ładują- cego znajdującego się w ścianie i zespołu cięgnowego mechanizmu posuwu usytuowanego w chodnikach przyścianowych. Kombajn KGS-200 może pracować w ścianach o nachyleniu podłużnym do 30° i poprzecznym do 10° przy wskaźniku skrawalności węgla do 300 N/mm.
12 J. A ntoniak, E. Świtoński
Przy pracy na nachyleniu powyżej 12° kombajn zabezpieczony jest specjalnym kołowrotem bezpieczeństwa. M aszyna urabiająco-ładująca składa się z zespołu napędowego, w którym usytuowane są silniki i przekładnie. Silniki elektryczne są chłodzone wodą przepływającą kanałami w ew nątrz kadłuba. Kombajn posiada rozbudowaną instalację hydrauliczną i wodną.
D o ładowania urobku służą ładowarki w yposażone w uchylne zgarniaki. Ich pracę na pofałdowanym spągu umożliwia przegubowe zamocowanie do kombajnu. Mechanizm posu
w u TZ-1 składa się z dwóch zespołów napędowych, tyrystorowego przemiennika częstotliwości ETZR-1, w yposażenia elektrycznego i łańcucha pociągowego z zaczepami obrotowymi. N apędy są przym ocowane do kadłubów przenośnika zgrzebłowego. Przekładhia główna jest wyposażona w sprzęgło przeciążeniowe (ścinany kołek) zabezpieczające łańcuch przed zerwaniem . Przekładnia dwubiegowa um ożliwia dobór jednej z dwu prędkości stałych oraz mechaniczne odłączenie napędu od silnika elektrycznego. Przemiennik częstotliwości ETZR-1 (produkcji czeskiej) umożliwia regulację obrotów silników elektrycznych w zakresie od 0 do 160% obrotów znamionowych dla łącznej mocy 2x22 kW. Regulacja częstotliwości odbyw a się sam oczynnie i jest w ywołana stanem obciążenia silników napędu_ głównego maszyny. Sterowanie kombajnem m oże odbyw ać się zdalnie (nadajnik Radian 1302) lub lokalnie za pom ocą przycisków, przełączników i dźwigni sterujących.
Jednym z nowocześniejszych kombajnów przeznaczonym do wybierania cienkich pokładów w ęgla jest kombajn KSE-344 z automatycznym ciągnikiem elektrycznym i syste
m em diagnostyki pracy głównych zespołów [9, 10], którego dane techniczne zestawiono w tablicy 3.
T ablica 3
P a r a m e tr y te c h n ic z n e kombajnów śc ia n o w y c h
flrmv CMG KOMAG (Polska). 1993
T y p k o m b a ln u
W y szc ze g ó ln ie n i* J e d n o s tk a• K S E - 3 4 4 K SE - 5 0 0 K S E - 7 0 0 K S E -8 0 0 /1 0 0 0
W y so k o ść u rab ia n ia m 0 .9 * 1 ,9 2 .0 * 4 .0 1 .4 * 3 .6 1.9*4,0
Ś r e d n ic * o rg a n ó w u ra b ia -
lacych m 0 .9 * 1 .4 1.6 * 2 .0 1,2 5 * 2 .0 1 .6*2.0
0.8 0.75 0 . 8 5 - 1 0
P r ę d k o ś ć o b ro to w a o r g a nów ura b ia ją c y c h m in '1
4 5 .5 5 2 .5 59 69
3 7 ,3 55; 49 48; 3 5
38 42; 44
N ap lec ie z a s ila n ia V 1000 1000 1 0 0 0 1000
(6000) Z a in sta lo w a n a m o c
M oc silników u r a b ia n ia
M oc silników p o su w u M oc silnika pom p y
kW kW
kW kW kW
3 4 4 2 x150
2x22 535 2 x200
2x45 45
7 0 5 4 x 1 5 0
2x 4 5 15
78 0 lub 1000 2x350 2x400 2x45 11 45 P r ę d k o ś ć po su w u
u rab ia n ia m /m ln 0 * 7 .5 0 * 8 .3 0 * 9 0 * 1 0 .5
m a n e w ro w a 0*21 0 * 2 6 .5
S 8 a po c ią g o w a u ra b ia n ia m a n ew ro w a n ia
kN 3 2 0 * 4 4 0 2 0 0
600 400
6 2 0 2 6 0
600 260 D łu g o ść k o m b a jn u
(śro d e k b ę bnów )
m 5.7 10 1 0 .5 9.17
W y so k o ść k o m b a ln u m 0 .6 4 5 • 1.65 1 .15(1.4) 1.5
W y d a jn o ść u r a b ia n ia przy e n e r g o c h ło n n o ś c i, w ę g li 0 .5 5 kW M
t/h < 1 4 0 0 < 1 8 0 0 < 2 0 0 0 < 1800
S z k ic e I fo to ara fie tak tak • tak tak
* K S E - K om bajn Ś c ia n o w y E lektryczny
Przesuw kombajnu odbywa się wzdłuż zębatki odlewanej razem z klinem ładującym przenośnika. Dwa silniki elektryczne mechanizmu posuwu poprzez dwustopniowe przekładnie planetarne napędzają koła gwiazdowe wchodzące w zazębienie z zębatką. Prędkość posuwu jest regulowana automatycznie za pomocą tranzystorowego przemiennika częstotliwości usytuowanego w chodniku, w zależności od obciążenia silników elektrycznych napędzających organy urabiające. Przy nachyleniach podłużnych powyżej 12° kombajn zabezpieczony jest przed obsunięciem się w dół za pomocą hamulców tarczowych zamocowanych bezpośrednio na wałkach napędowych silników elektrycznych. Hamulce są luzowane ciśnieniem oleju.
Główny zespół napędowy kombajnu jest usytuowany w polu roboczym (kombajn porusza się obok przenośnika) i jest prowadzony po klinie ładującym i po spągu na hydraulicznie opuszczanej płozie podpierającej. W czasie urabiania przedni organ urabiający, którego średnica w miarę możliwości powinna odpowiadać wysokości ściany (i być większa od wysokości maszyny), urabia nadsiębiemie przy spągu, tworząc wolną przestrzeń dla zespołów maszyny znajdujących się w polu roboczym, a tylny (wieczny) urabia pozostałą warstwę przystropową.
Niektóre polskie kombajny wyposażone są w układ kontroli pracy typu KPK-1E, wykonujący na bieżąco kontrolę parametrów pracy maszyny, wstępnie ostrzega i wyłącza posuw kombajnu.
W skład układu wchodzą czujniki:
nakazu, wyłączające posuw kombajnu, są to:
- czujniki temperatury uzwojeń zabudowane w silnikach 150 kW (bimetalowe czujniki dwustanowe),
- czujnik siły zrywającej przewód oponowy,
- czujniki ciśnienia w obwodach rozdzielaczy hydraulicznych podających ciśnienie na hamulce tarczowe;
ostrzegawcze, którymi są:
- czujniki ciśnienia oleju w obwodach hydraulicznych napędu posuwu (hamulce), - czujniki temperatury oleju w przekładniach ramion,
- czujnik temperatury oleju w przekładni głównej napędu organów urabiających, - czujniki obciążenia silników 150 kW;
inform acyjne, którymi są:
- czujnik prędkości posuwu maszyny.
Każedmu z tych czujników jest przyporządkowany kod, który pojawia się na czytniku układu diagnostycznego w trakcie wyświetlania wartości lub informacji o stanie czujników.
Przekroczenie progów ostrzegawczych i wyłączających powoduje ponadto pojawienie się sygnału ostrzegawczego. W yłączenie silników kombajnu zachodzi także w przypadku braku odpowiednich parametrów wody zasilającej kombajn (brak wody, za małe ciśnienie, mai)' przepływ), a sygnał podaje tutaj część elektryczna aparatu wodnego usytuowanego w chodniku podścianowym.
14 J. A ntoniak, E . Świtoński
Jednym z czołow ych św iatowych producentów kom bajnów ścianowych jest firma Eic
k h o ff (RFN). Firm a ta produkuje kom bajny dla Europy i A m eryki o bardzo zróżnicowanej budow ie i param etrach technicznych. N ajnow sze konstrukcje tych kombajnów zestawiono w tablicy 4.
T ablica 4
P a r a m e tr y t e c h n ic z n a w y b ra n y c h k o m b a jn ó w k l a n o w y c h flr m v E ic k h o ff (RFN). 1992
W y szc ze g ó ln ie n i«
T yp ko m ba lnu J e d n o s tk a • E D W
150-21-Z W
EDW-300-LN ** SL 230 SL 300 S L 5 0 0
W y so k o ść u ra b ia n ia m 1 .5 * 3 .4 1*2 1 .6 * 4 .5 1.4*3.3 1.8*5.2
Ś r e d n ic a o rg a n ó w u r a biaj a cych
m 1,1 * 1 ,6 0 .9 * 1 .8
G łę b o k o ść zabioru m 0 .6 2 5 * 0 .6 4 0.8*1.0 0 8 * 1 .0 0.8 * 1 .0 0 8 * 1 .0 P r ę d k o ś ć o b ro to w a o r
g a n ó w u r ab ia ją cy c h m in"’
46 55
39; 50; 53;
5 8 :6 4 - -
N ap ięc ie z a s ila n ia V 1000 1000 1000 1000.330C
5000 1000.330C
5000 Z a in sta lo w a n a m o c
M oc silników u ra b ia n ia
M oc silników po su w u
M oc silnika pom p y M oc silnika krusza rki
kW
kW
kW
kW kW
3x6
2 x 1 5 0
2 x 2 3 P .S . 335; 392
2x150
2x17,5P .S .Iub 2x46 P .P
372; 532
2 x 1 5 0 lub 2 x230 2x3 6 P .P .
530; 6 9 0
2 x 2 3 0 lub 2x300 2 x 3 5 P .S .
6 80; 1220
2 x 2 3 0 lub 2x500 2 x 6 0 P .P .
100
P r ę d k o ś ć po su w u m /m in 5 * 1 0 ,5 8.6 (P.S.)
18 (P.P .) - 2 5
S iła po c ią g o w a kN 4 2 0 lub
2 2 4 3 5 2 lub
2 7 2 -
_
8 8 0M a sa całkow ita t 2 7 .5 25 -
D ługość ram ion m 1 ,6 3 5 1,0 5 9 ; 1,4 15;
1.687 -
D łu g o ść k o m b a jn i (m iędzy o sia m i o rg a nów urabialacvchV
8 ,7 1 0 - 1 1.37
W y so k o ść k o m b a ln u I m 1.2 * 1 .4 0.63*0.81
R ysunki I fotoarafie tak
_ _
tak• S L • ¿ h e a r e r ^ p a d o r , " ED W - E ickhoff D o p p elw a lz en sc h ra m la d er P .S . • p r ą d sta ły, P .P . • p r ą d p rz e m ie n n y
Kombajny firmy Eickhoff, szczególnie przeznaczone do urabiania w pokładach niskich lub w pokładach silnie nachylonych do 55°, mogą być wyposażone w system zdalnego sterowania i kontroli. System ten w miarę zwiększania stopnia automatyzacji może być rozszerzony i na inne urządzenia wspomagające zainstalowane w ścianie lub w chodnikach. Proces wydobycia jest wyświetlany na monitorze. Stacja centralna o funkcji kontrolnej i obserwacyjnej jest usytu
owana na powierzchni. Przeznaczona jest ona do graficznego zobrazowania procesu, długotrwałego gromadzenia danych o parametrach pracy, aktualnej i długookresowej analizy tendencji zmian parametrów pracy łącznie z ich graficznym zobrazowaniem oraz do podłączenia do automa
tycznych systemów kierowania zakładem pracy. Na powierzchnię są przesyłane zmierzone analogowo wielkości, gdzie są łączone lub sortowane w zależności od własności fizycznych lub wielkości funkcyjnych określając stan maszyny. Wyświetlanie napływających meldunków o uszkodzeniach pozwala na szybką ich lokalizację i usunięcie. Elementy diagnostyki są proto
kołowane i w zależności od potrzeb wydrukowywane. D o przesyłu danych z podstacji wyko
rzystywana jest metoda PCM (puls - code - modulation) z użyciem linii telefonicznej do odległości
12 km lub z użyciem kabla energetycznego do odległości - 0,4 km. W podstacji (którą jest maszyna) zachodzi przetwarzanie danych uzyskanych z czujników pomiarowych zabudowanych w kombajnie i przesyłanie ich dalej do stacji grupowej i do stacji centralnej. Dane te są także wyświetlane na wyświetlaczu z ciekłych kryształów w maszynie. Wyświetlacz ma 4 linie i w każdej po 40 znaków. Dane te można wprowadzić do pamięci. Z reguły na wyświetlaczu są ciągle m onitow ane następujące inform acje bazujące na m ikroprocesorze: obciążenie silników, siła posuwu, prędkość maszyny, pozycja ramion, stan układu hydraulicznego, dane diagnostyczne mówiące o stanie maszyny, dane o hamulcu. Informacje te są podtrzymywane pomimo odłączenia maszyny od źródła zasilania prądem. Informacje dotyczące ciśnienia i przepływu płynu hydraulicznego, poziomu oleju, temperatury i stanu wewnętrznego zasilania maszyny są wyświetlane na żądanie. System stale zbiera informacje o ciągłości pracy poszcze
gólnych elementów, a w przypadku uszkodzenia któregoś z nich niezwłocznie wyświetla infor
macje o tym. Dodatkowo w system mogą być włączone wskazania innych czujników, np.
określających linię stropu i spągu, drgania ramion kombajnu, stan pracy i diagnostykę przenośnika zgrzebłowego ścianowego i podśdanowego itd.
Popularność firmy Joy w ynikła z tego, że firm a ta rozpowszechniła nowoczesną koncepcję budowy kom bajnów w ielosilnikowych elektrycznych z ciągnikami elektrycznymi o dużej sile posuw u i dużych prędkościach jazdy. Pierwszy kombajn wielosilnikowy był zbudowany przez firmę Eickhoff w 1976 roku, lecz następnie firma ta zaczęła prace nad innymi typami m aszyn, co w ykorzystała firma Joy. W rozwiązaniach kombajnów firmy Joy zauw aża się, że główna ram a maszyny składa się z trzech części o konstrukcji modułowej. R am a jest odlewana, sztywna, samonośna bez sań. Główna rama może być adaptowana do różnych systemów posuwu bezcięgnowego.
Przed przeciążeniem ochronę stanowią - sterowanie ze sprzężeniem zwrotnym silnika elek
trycznego napędu organu urabiającego, styczniki próżniowe do indywidualnej kontroli silnika i od strony mechanicznej sprzęgło bezpieczeństwa w postaci wału skręcanego z karbem usytuowane po stronie szybkobieżnej przekładni (jest to uzębiony wał usytuowany wewnątrz silnika).
Identyczne rozwiązanie jest zastosowane w odniesieniu do napędu i przekładni ciągnika elektrycznego. Mechaniczne zabezpieczenie przekładni głównej przed nadmiernym obciążeniem chwilowym jest stosowane tylko w kombajnach anglo-amerykańskich. Polskie i niemieckie doś
wiadczenia nie dają powodu do takiej filozofii projektowania maszyny. Z doświadczeń KWK Czeczott wynika, że wałki te ulegają częstym uszkodzeniom (do 3 wałków na zmianie wydo
bywczej), co powoduje przerwy w pracy maszyny i podraża koszty eksploatacji (sam wałek kosztuje około 5 min zł). Sterowanie maszyną jest tak zaprojektowane, że gdy wzrasta obciążenie organu urabiającego, maleje prędkość posuwu regulowana bezstopniowo. Na drodze elektronicznej istnieje ograniczenie momentu obrotowego silnika posuwu. Maszyna jest tak zaprojektowana, że z reguły w ciągłej pracy wykorzystywane jest 70 - 80% mocy znamionowej silników elektrycznych, a tylko chwilowo obciążenie ich dochodzi do 100%.
16 J. A ntoniak, E . Świtoński
3. PRZEW IDYW ANY POSTĘP W BUDOW IE KOMBAJNÓW I ICH NAPĘDÓW
W ostatnich latach obserwuje się dalszy postęp w budowie kombajnów węglowych przystosow ywanych do osiągania superwysokiego wydobycia dobowego ze ściany. Aby cel ten uzyskać: zwiększa się długość ściany, zabiór maszyny, moc maszyny i jej prędkość oraz zw iększa się w y b ieg ściany do kilku kilom etrów . W łaściw e skojarzenie w ielu w zajem nie powiązanych czynników daje dopiero w efekcie rytmiczne i o niskich kosztach własnych w ydobycie. S tatystyczne dane dają podstaw ę do stw ierdzenia, że w ydobycie, zainstalo
wana m oc w ścianie i autom atyzacja są w zajem nie bardzo proporcjonalne. Na rys.l przed
staw iono w zrost zainstalowanej w ścianie mocy pozornej w kV A i mocy czynnej w kW (przykład ze ścian am erykańskich). Kropką naniesiono stan w ścianie 803 w KWK Czeczott.
Rys- 1- W ykres w zrostu zainstalow anej mocy elektrycznej w ścianach węglowych w USA. M oc o d n iesien a do je d n e j ściany. P u n k tem zaznaczono m oc zainstolow aną w
ścianie 803 w K W K Ć zeczott
Fig. 1. D iag ram o f in crease in electric pow er installed on coal faces in th e U SA . T h e p o w er is re la te d to on e face. T h e pow er installed on th e face 803 in th e colliery
C zeczott is m ark t with th e point
'7 2 '73 *74 *75 *76 ’77 '78 '79 '80 *81 '82 '83 '84 '85 '80 '87 '88 '89 '9 0 '91 '92
W efekcie wprowadzonych zmian wydobycie ze ścian wysoko wydajnych w USA zwięk
szyło się z dawnych 1000 t/zm do obecnych 10000 t/zm w pokładach węglowych o dobrej urabiainości.
Dziesięciokrotny w zrost w ydobycia ze ściany uzyskany został przy około cztero
krotnym w zroście zainstalowanej mocy. N ie bez w pływu jest tu organizacja pracy i zw ięk
szona dyspozycyjność m aszyn typu heavy-duty w ścianie. W zrostowi mocy maszyn ścia
nowych towarzyszy w zrost napięcia prądu do 6000 V. Pozwala to na jeszcze, większe upakow anie napędów o dużej mocy w mniejszej objętości maszyn ścianowych. Przewiduje się, że z obecnych około 20 kW na tonę m aszyny będzie m ożna dojść do około 22-25 kW na tonę. Oczywiście w węglach twardych może się okazać, że będzie to kombajn za lekki, który w wyniku reakcji sił działających na organ urabiający będzie odpychany od calizny. Stąd konieczność budowy w przyszłości kombajnów bardziej dostosowanych do lokalnych własności fizykomechanicznych skał, a w ięc maszyn bardziej zróżnicowanych.
Przyszłe prace naukowo - badaw cze będą się dalej koncentrować nad optymizacją organów urabiających i narzędzi urabiających uwzględniającą różne wymagania i zmienność prędkości bębna, zmniejszenie sił tarcia i sterowanie pionowe bębnem, jako wstęp do pełnej automa
tyzacji urabiania. Postęp w dziedzinie organów urabiających obrazuje bęben globoidalny (rys.2) wyposażony w użebrowania w postaci wypukłej linii śrubowej ułatwiające lepsze
Rys. 2. G loboidalny organ urabiający (firmy K ru m m en au er) Fig. 1. G loboidal cutting dru m (m ade by the firm K ru m m en au er)
18 J. A ntoniak, E. Świtoński
ładowanie urobku i w ejektory w odne pracujące na zasadzie dyszy Venturiego. Wielu badaczy uważa, że niezawodność systemów sterowania horyzontem maszyn ma tutaj kluczowe znaczenie. W skład takiego systemu będą wchodziły czujniki stanowiące część inteligentnego wyposażenia sterującego i przetwarzającego zabudowanego w maszynie. M ożna sobie wy
obrazić, że niezbędne będzie w ykonywanie pomiarów i analizy akustycznej organów urabia
jących oraz ramion, wykonywanie pomiarów i analizy drganiowej organów urabiających (a w tym i narzędzi urabiających), wykonywanie pom iarów przemieszczeń kątowych organów urabiających, określanie na drodze pomiaru aktualnego położenia maszyny w ścianie i jej podłużnego oraz poprzecznego nachylenia, ciągłe w ykonyw anie pom iarów grubości pokładu (rozróżnianie stanów skała - w ęgiel), sterow anie ze sprzężeniem zw rotnym silnikami elektrycznymi napędu organów urabiających, pełne i ciągłe wykonywanie pomiarów param etrów pozostałych elementów i zespołów decydujących o poprawnej pracy maszyny (pom iar ciśnienia i przepływ u w ody, temperatury silników, temperatury łożysk, pracy układu hydraulicznego itd.), przetwarzanie zebranych informacji, gromadzenie i wyświetlanie ich w maszynie lub w głównej stacji sterującej ulokowanej w chodniku przyścianowym, a także przesyłanie ich dalej do centralnej stacji sterowania ścianami w kopalni. Kluczem do pełnej automatyzacji pracy urządzeń ścianowych są poprawnie działające czujniki pomiarowe.
Dotychczas najwięcej trudności stwarza problem określenia stanu skała - węgiel w zależności od danych wejściowych, takich jak: nachylenie pokładu, pofałdowanie, zawodnienie, niejed
nolity rodzaj skały w stropie i w spągu itd.
A ktualnie w U SA (1993 r.) próbnie użytkow ane są cztery kom bajny wyposażone w detektory skała - węgiel. W pełnej autom atyzacji ściany niezbędne jest także sterowanie pracą sekcji obudow y zm echanizow anej i przenośnika zgrzebłowego. D o tego celu bardzo dobrze nadają się obudow y ze sterow aniem elektrohydraulicznym w yposażone.w indywi
dualne mikroprocesory.
Pełna autom atyzacja pracy kom bajnów i innych urządzeń w ścianie ma na celu m aksym alne ich w ykorzystanie oraz popraw ę komfortu pracy górnika. W iąże się to także z różnicow aniem w czasie prędkości m aszyny i prędkości przenośnika zgrzebłowego. Do tego celu m ogą być w ykorzystane przem ienniki częstotliwości. Stosowane są one już do płynnej regulacji prędkości posuw u kom bajnu w m iarę w zrostu lub malenia natężenia prądu zasilającego silniki napędu organów urabiających. W nowoczesnych kombajnach przem ien
niki częstotliwości są w budow ane w poruszającą się m aszynę (np. w kombajnach firmy Joy). Zastosow anie przem ienników częstotliwości na w iększe m oce w ym aga jednak opa
now ania problem u ich chłodzenia oraz zmniejszenia gabarytów, a także wykonania w obudow ie ognioszczelnej. D opuszczone do stosow ania w podziem iach kopalń przemienniki częstotliw ości firmy Siem ens lub firmy A EG z chłodzeniem parą cieczy, która w tempe
raturze 46° podlega parow aniu, aby następnie być chłodzona obiegiem wodnym , są jednak na razie bardzo kosztowne. W szystkie te zabiegi są podporządkow ane stworzeniu z maszyny
urabiającej inteligentnego robota. Już w tej chwili w ym ienione wcześniej kombajny pra
cujące w U SA spełniają definicję prostego robota, że je st to "m aszyna sam osterowana zaw ierająca receptory, obwody sterujące i układy w ykonawcze". Prace nad przekształceniem kom bajnu w ąskoprzodkow ego w inteligentnego robota rozpoczęto w U SA w 1989 r. Po kilku latach prób i badań oraz ponad 1,5-rocznych eksperymentach w podziem iu kopalni ogłoszono z początkiem 1993 r. o pom yślnym zakończeniu badań przez U. S. Bureau o f M ines.
N ow oczesna koncepcja w pełni zelektryfikow anych w ielosilnikow ych kom bajnów z silnikam i usytuow anym i poprzecznie musi być dalej rozw ijana, istnieje bow iem w ma
szynie grupa czynności w ykonyw ana przez elem enty hydrauliczne - ja k np. podnoszenie i opuszczanie ram ion, ham ow anie oraz pow odow anie obrotu ładow arek osłonowych.
W ażnym zagadnieniem, któremu poświęca się wiele uwagi, jest geometria i stateczność maszyny (długość, szerokość, wysokość, odległość punktów podparcia, wysokość prześwitu pomiędzy maszyną a przenośnikiem zgizebłowym, wielkość i kierunek działania sił oraz momentów itd.). Budowa maszyny musi umożliwiać jej poruszanie się w ścianach o różnym nachyleniu i pofałdowaniu, bez nadmiernego niszczenia przenośnika zgrzebłowego i mechani
zmów posuwu związanych z przenośnikiem. W ścianach o średniej długości długość maszyny stanowi około 10% długości ściany. Stwarza to określone problemy w manewrowaniu maszyną w końcach ściany. Nadmierna długość maszyny jest także utrudnieniem w jej trans
porcie w podziemiu kopalni. Istnieje zatem uzasadniona tendencja do budowania maszyn o dużej zwartości objętościową. Tendencja ta będzie dalej rozwijana z położeniem większego nacisku na indywidualizację budowy maszyny. Rozwijana jest także tendencja przeciwstawna - takie ukształtowanie maszyny, które umożliwi jej zastosowanie w bardzo szerokim zakresie zmian wysokości pokładów. Prędkość jazdy manewrowej stale będzie wzrastać i osiągnie wartości rzędu 30-40 m/min. W yższe prędkości są ograniczone szybkością bezpiecznego poruszania się kombajnisty w ścianie. Jedynie zdalne sterowanie maszyną usuwa to ograniczenie.
Stale wzrasta także siła posuwu maszyn, która w wielu przypadkach jest niewystarczająca i ogranicza ich osiągi eksploatacyjne. Zmianę siły pociągowej w funkcji prędkości posuwu dla różnych wielkości silników elektrycznych obrazuje rys.3. Siła ta relatywnie jest większa w maszynach o małej masie własnej, a w maszynach o większej masie pracujących na na
chyleniach m oże się okazać za mała. Wskazywałoby to na potrzebę szukania tutaj innych rozwiązań. W większości maszyn siła posuwu jest około półtorakrotnie większa od sił ciężkości maszyny, a siła hamowania hamulca postojowego około dwukrotnie. W kombajnie Sautronic 500 (m oc silników 410+2x45kW ) do regulowania momentu przenoszonego z silników posuwu do przekładni planetarnych w przedziale od 0.01 do 2.2 wartości momentu znamio
nowego stosowane są sprzęgła magnetyczne.
20 J. A ntoniak, E. Świtoński
Rys. 3. W ykres siły posuw u maszyny SL500 w funkcji prędkości
Fig. 3. D iag ram o f the haulage force o f the SL500 m achinę in a function o f speed
W celu uzyskania zwiększonej wydajności maszyny w sprzyjających warunkach górni
czo-geologicznych wzrasta głębokość zabioru, która niegdyś wynosiła 0,6 m, następnie 0,8 m, aby dzisiaj osiągnąć 1,0 m i więcej. Zwiększenie głębokości zabioru wymaga jednak wzrostu mocy przekazywanej na organ urabiający, stąd dążność do stałego wzrostu mocy kombajnów. Najw yższa m oc zainstalowanych silników wynosi dzisiaj 2x500 kW (po 500 kW na jeden organ urabiający), a przewiduje się jej zwiększenie do 2x600 kW. Postęp ten jest uzależniony od przewidywanego postępu w budowie zwartych wymiarowo i o małej masie silników asynchronicznych klatkowych dużej mocy chłodzonych wodą lub inną cieczą.
W ielkość silnika w sposób istotny wpływa także na budowę ramienia, które powiększa się wym iarowo w przypadku zastosowania silnika większej mocy.
W miejsce jednego silnika mogą być stosowane układy wielosilnikowe sprzęgnięte m echanicznie przekładniami zębatymi. Komplikuje to jednak układ napędowy maszyny.
Napęd w postaci silnika elektrycznego - przekładni zębatej - bębna organu urabiającego musi być osadzony w bardzo sztywnym ramieniu zmniejszającym do minimum wpływ odkształceń i drgań konstrukcji na pracę przekładni. Istotne jest zabezpieczenie ramienia ptzed silami skręcającymi. Udoskonalenia w ym aga system smarowania przekładni i jej chłodzenia, z reguły przekładnie te nie są liczone na wpływy termiczne. Predykcja stanu technicznego przekładni w ym aga zainstalowania odpowiedniej liczby receptorów, których wskazania pod
dawane byłyby opracowaniu przez skom puteryzowany system ekspertowy. Dotychczas stan przekładni jest sprawdzany okresowo przez specjalistów przy wykorzystaniu specjalnych płynów barwiących, lupy i aparatów fotograficznych. Pomiar temperatury jest prowadzony na bieżąco.
M om ent przekazywany na organ urabiający w dużej mierze zależy od wymaganej siły na ostrzu narzędzia. Przy małej liczbie noży o zwiększonej wysokości pozwala to 'na zm niejszanie liczby obrotów bębna z wielowejściową linią śrubową do około 30 min’1 i uzyskanie w ten sposób dużej mocy rozluźnienia skały oraz możliwości zwiększenia prędkości posuwu roboczego maszyny.
Oczywiście istnieje ścisła zależność pomiędzy liczbą obrotów bębna, jeg o średnicą, liczbą w ejść linii śrubowych i prędkością posuwu. Zależności tych należy przestrzegać przy określa
niu parametrów maszyny. Aby uzyskać niskie prędkości obrotowe organu urabiającego, stosowane są w ramieniu maszyny zdwojone przekładnie planetarne. Lepsze wykorzystanie mocy idącej na urabianie calizny węglowej uzyskuje się poprzez zm niejszenie mocy idącej na ładow anie i transport urobku w organie urabiającym . W tym celu stosow ane są specjalnej konstrukcji bębny organów urabiających (patrz rys.2) oraz aktywowane ładowarki osłonowe, których obrót zapew niają silniki hydrauliczne zam ontow ane w ram ionach kom bajnu. Ładow arki te przyczyniają się rów nież do zm niejszania zapylenia w rejonie organu urabiającego.
Od współcześnie budowanych kombajnów w ymaga się 95% gotowości operacyjnej, dużej wydajności i wydobycia co najmniej 2 min ton urobku bez wymiany zespołów. Zmiany te odbiły się jed n ak pow ażnie na cenie m aszyny, która w ostatnich kilku latach została podw ojona i obecnie w ynosi od 1 do 1,5 m in dolarów na rynku am erykańskim .
4. W N IO SK I
1. W n ajb liższy m czasie p rzew id u je się, że kom bajny ścian o w e będą się dalej ro zw ijały z uw zględnieniem :
- koncepcji m aszyn o b u d o w ie m o dułow ej, w ielosilnikow ej na prąd elektryczny o zw ięk szo n y m napięciu do 6000 V,
- dużej zain stalo w an ej m ocy w zw artych w ym iarach m aszyny oraz poprzecznego u sy tu o w an ia silników ,
- b ard ziej elasty czn eg o dopasow ania budow y i funkcji m aszyny do różnego ty p u w y p o sażen ia m ech an iczn eg o w ścianie,
- bard ziej in d y w id u aln eg o d o sto so w an ia param etrów m aszyny do w arunków g ó rn iczo -g eo lo g iczn y ch ściany, przy jed n o cz esn ej w szechstronności zastosow a
nia m aszyn,
- w ysokiej gotow ości operacyjnej ze w skaźnikiem ponad 95% oraz w ydobycia co najm niej 2 m in ton u robku bez w ym iany zesp o łó w , to je s t budow y m aszyny typu heavy-duty z zespołam i nie w ym agającym i napraw ,
- w ysokiej zdo ln o ści p rodukcyjnej (do 2 0 0 0 t/h i w ięcej),
22 J. A ntoniak, E. Świtoński
- o p ty m aln eg o stero w an ia i k o n tro li z w y k o rzy stan iem technologii m ik ro p ro ce so row ej,
- efek ty w n y ch n ap ęd ó w p o su w u na prąd stały lub na prąd przem ienny, b e z c ię g n o w y c h (najlepiej sy stem u D y n atrak , których je s t ju ż 18 zain stalo w an y ch w p o lsk ich k o p aln iach ).
2. R ozw ój b u d o w y k o m b ajn ó w i ich napędów m usi u w zg lęd n ia ć w ym ogi ochrony śro d o w isk a i z w ięk szo n eg o k o m fo rtu pracy o b słu g i, zatem
- g ło śn o ść p racy ko m b ajn u nie p o w in n a p rzek raczać d o p u szczaln y ch poziom ów , - k o m b ajn m usi b y ć w y p o sażo n y w sk u teczn e urząd zen ia do zw alczania
z a p y le n ia i tw o rzący ch się z tarcia isk ier,
- m aszy n a m usi b y ć zab ezp ieczo n a przed w y k o lejen iem się, a na nachyleniach w y p o sażo n a w efek ty w n ie d ziałające h am u lce lub inne zab ezp ieczen ia nie zezw a la ją c e na o b su n ięcie się m aszyny w dół,
- do stęp do urządzeń steru jący ch m usi b y ć łatw y i pew ny, p odobnie i do in nych zesp o łó w m aszy n y ,
- n iezb ę d n e je s t elim in o w an ie urządzeń hydrau liczn y ch z uw agi na stw arzane z a g ro ż e n ie p o żaro w e oraz z uw agi na tru d n o ści w predykcji m iejsca niespraw n ości u k ład ó w h y d rau liczn y ch (u d aje się to dopiero po w y k o rzy stan iu danych p o c h o d zący ch od k ilk u d ziesięciu recep to ró w -czu jn ik ó w i zastosow aniu do ich oceny sy stem u eksp ertó w ) i zastęp o w an iu ich urządzeniam i i napędam i e le k tro m e c h a n ic z n y m i,
- w tru d n y ch w aru n k ach p racy kom b ajn pow inien b y ć zd aln ie stero w an y , - m aszy n a i je j su b m o d u ły m uszą by ć w y p o sażo n e w uchw yty do m ocow ania
urząd zeń d źw ig n ico w y ch , w osłony zab ezp ieczające załogę przed odpryskam i sk ały , w ró żn eg o rod zaju zab ezp ieczen ia w y łączające m aszynę, np. w przypadku zerw an ia p rzew odu elek try czn eg o lub w o d n eg o itd.
3. W szystkie aktualnie prow adzone prace naukow o-badaw cze z dziedziny kombajnów górniczych m ają na uw adze przekształcenie tej m aszyny w m aszynę inteligentną - robota.
W tej dziedzinie postęp uw idacznia się w:
- b u d o w ie ró żn eg o typu recep to ró w o różnych fizycznych zasadach działania, k tó re je d n a k m uszą w y k azy w ać się w ysoką niezaw odnością w trudnym śro d o w isku g ó rn iczy m ,
- tw o rzen iu ró żn y ch sy stem ó w stero w an ia m aszyną z w y korzystaniem kom putera, a rc h ite k tu ra stero w an ia i program so ft-w aru b azu je na karcie organizacji je d n o ste k w o jsk o w y ch lub b iu ro w y ch ,
- tw o rzen iu sy stem ó w diag n o sty k i m aszyny z w y k o rzy stan iem do predykcji ro z b u d o w an y ch sy stem ó w ek sp erta,
- w p rzy szło ścio w y m scalen iu w pełni z a u to m aty zo w an y ch u rządzeń ścianow ych w b ezzało g o w y system m aszyn. U zyska się w ó w czas pełny kom fort pracy załogi i z w ięk szo n ą o ch ro n ę środow iska.
L IT E R A T U R A
[1] A n to n ia k J., O polski T.: M aszyny górnicze. C zęść II. M aszyny do eksploatacji podziem nej, W ydaw nictwo Śląsk, K atow ice 1979.
[2] H a rt M .: P rogress o f Longwall A utom ation in the U nited S tates C oal Industry.
Longwall, U SA , 1993.
[3] N .N.: W alzen sch ram lad er ED W -150-2L-2W m it D reh stro m - W in d en m o to ren und S e p a ra te m U m ric h te r in d er A bbau-Strecke. A E G , 1990.
[4] S ch n ak en b erg G .H .: Technology developent fo r rem ot, C om puter - assisted o p eratio n o f a continuous m ining m achinę. M ine M echanization an d A u to m atio n . B alkem a
1993.
[5] J a rn o L., M azurkiew icz T., P e n a r Z.: N ow e rozw iązania w ysoko w ydajnych krajowych k om bajnów ścianowych. M echanizacja i A utom atyzacja G órnictw a n r 10, K atow ice
1992.
[6] O polski T., K orecki Z .: Ścianow e kom bajny węglowe. W ydawnictwo Śląsk, K atow ice 1977.
[7] W arach im W ., M aciejczyk J.: Ścianowe kom bajny węglowe. W ydanie II. Śląskie W ydaw nictw o T echniczne, K atow ice 1992., W ydanie I. W ydawnictwo Śląsk, K atow ice 1985.
[8] R udnicki W .: K om bajn ścianowy KSE-344 z autom atycznym ciągnikiem elektrycznym . M aszyny G órnicze n r 23/33, C M G K O M A G , Gliwice 1991.
[9] Sikora W., Sobczyk J.: U kłady sterow ania i kontroli pracy maszyny i urządzeń w ścianach o wysokiej wydajności. M echanizacja i A utom atyzacja G órnictw a n r 10, K atow ice 1992.
[10] P łonka R.: B ad an ia eksploatacyjne kom bajnu KSE-344 z autom atycznym ciągnikiem elektrycznym . M aszyny G órnicze n r 39, C M G K O M A G , Gliwice 1992.
R ecenzent: Prof. d r hab. inż. K arol R eich W płynęło do R ed ak cji w grudniu 1993 r.
24 J. A ntoniak, E. Św itoński
A b stra c t
T h e change o f th e econom ic system resu lted in th e change n a ttitu d e s an d re q u ire m e n ts expressed by collieries as reg ard s th e basic m achine o f th e u p -to -d a te e q u ip m e n t o f faces. Follow ing th e exam ple o f foreign collieries th e Polish collieries also d e m a n d coal sh e a re rs w hich a re characterized by high productivity, long service life an d high reliability. T h e p re s e n te d p a p e r gives a d etailed review o f longwall coal sh earers being a t p re s e n t m a n u fa c tu re d w ithin the country an d ov er th e w orld. A n u m b e r o f disad v en tag es o f th e sh e a re rs as well as th e technical solutions leading to th e ir elim ination o r re d u c tio n a re ta k e n into consideration. M o re th an thirty years o f continuous im p ro v em en t o f th e design o f longwall sh earers and increase in th e productivity o b tain ed d u e to th e ap p licatio n o f th e sh earers have b ro u g h t a b o u t th e m ach in e p ro v ed in o p e ra tio n a n d so p h isticated in resp ect o f technique. A special a ten tio n h as b e e n p aid to driving system s u sed in th ese m achines an d to tren d s associated with th e ir d ev elo p m en t w h en being a p p lied in sh e a re rs o f th e heavy-duty type.
Full electrification o f th e se m achines a n d m ulti-drive fe a tu re m ak e th a t th e ro le o f an intelligent m ach in e - a ro b o t can b e easily a ttrib u te d to th e sh earers. Such p ro jects are b ein g b ein g realized in m any countries and on th e tu rn o f th e 20th century th ey will b e in tro d u c e d in to o p e ra tio n a l practice. Plans and tasks relating to th e m achines o f a new g en eratio n , th e ir driving system s an d to req u irem en ts covering th e e n v iro n m en t p ro tectio n a re p re s e n te d in th e p a p e r.
P ra c ę w ykonano w ram ach p ro jek tu badaw czego N r PB0994/P4/93 finansow anego p rz e z K o m itet B a d a ń N aukow ych w latach 1993 do 1994.
