Optymalizacja niektórych parametrów wpływających na uziarnienie węgla urabianego kombajnami bębnowymi

ZESZYTY NAUKOWE POLITECHNIKI ŚLĄSKIEJ Sarla: GÓRNICTWO z. 130

Jarzy CHODURA Jan SIWIEC

OPTYMALIZACJA NIEKTÓRYCH PARAMETRÓW

WPŁYWAJĄCYCH NA UZIARNIENIE WĘGLA URABIANEGO KOMBAJNAMI BĘBNOWYMI

Stroszczenie, w pracy wyznaczono optymalna prędkości obrotowa organów urabiających kombajnów ścianowych w zaleZności od prędkości posuwu 1 grubości akrawu. Zaproponowano układy linii skrawania po­

zwalające wyrównać obciążanie noży urabiających. Podano również wy­

niki analizy jakościowej organów urabiających pod względem składu ziarnowego urobku.

Wielkość przekroju akrawu wpływa w decydujący apoaób na wychód eorty- aantów. Przekrój akrawu określa się z grubości akrawu 1 podzlałki skrawa­

nia. Ograniczeniem wzrostu grubości akrawu jeet powetowanie drgań, które wpływają niekorzyetnie na dynamikę pracy kombajnu. W tablicy l przedsta­

wiono za [l] optymalna grubości 1 przekroje skrawu w zależności od grubo­

ści pokładu.

Tablica 1 Grubość pokładu

H [»]

0.7 1.0 1.5 2.0

Średni przekrój ekrawu

S śr [cm2] 15 20 30 40

Zalecany przedział grubości ekrawu 9optmin“9optmax

3,5-5.0 4.6—6 «3 5.5-7,7 6.3-9.0

Maksymalną grubość skrawu (posuw przypadający na Jeden nóż i Jeden obrót organu urabiającego) określa wzór«

1985 Nr kol. 794

46 3. Chodura. 3. Siwiec

gdzie:

Vp - prędkość posuwu, [m/min] ,

n - liczba obrotów organu urabiającego, jmin**^ ,

m - liczba noZy w linii skrawania.

Znając maksymalną i minimalną prędkość posuwu kombajnu w czasie ura­

biania w konkretnych warunkach górniczo-geologicznych oraz zalecany prze­

dział grubości skrawu gQpt oin - gQpt Bax można równanie (1) przekształ­

cić do następującej postaci:

[m/min] .

Równania (2) najwygodniej jest rozwiązywać graficznie, co pokazano na rysunku i.

^opt max ” ®opt min (2)

gdzie:

i - oznacza numer porządkowy kombinacji prędkości obroto­

wej organu urabiającego i liczby noży w linii skrawa­

nia, zapewniającej urabianie z optymalną grubością s krawu,

v p m«x __, v p nin_ - maksymalna i minimalna prędkość posuwu kombajnu

(n-m).

I |«m]j

Rys. i

Aby wyznaczyć optymalna prędkości obrotowe organów urabiających podda­

no analizie kombajny ścianowe produkcji polskiej, wyniki otrzymane z ob­

liczań przedstawiono w tablicy 2.

Tablic»2

Optymalizacja niektórych parametrów... 47

JQ•

<0 U3 CS• i.o u• J3O

<0 NO H•H Oe

r-i(0 a>•

*4a o

Ol Ol ■riT"»

«4 1 a b c o -n C .*-Ł

*0fH

24 34 22 31 23 32 * O

01

CM tO 18 27 18 25 M) 10

* 4 CM 16 24

* 4 i^T"!

«4 1 a b c O «H c rf-Ł

H■o

ys CO 00

* s D 4 8 $ 3 8 8 01 01

IO N s s <0 O

to IO to rs.

to * 8 3

• a <o 3 -O *4 C *H I

N O W -O C O U O) CS w

■H -Q U U. 6 . -I O O 3*---1

in 8 10

in 01 to Ol

to Ol

to M> CM

IO * 8 8 i 01 10

Xo 6

& ' 0,0 -rgi

' c•H

•4S ao O)

* rs

i 10 in

NOl•

1

<0•

in N•

i 10 in

OD01•

1 OD•tn

CD%vO 1 rs i**

to N

1 to•IO

01•N 1 M>•

IO

10• CD 1 O M>

lO CS 1

«0 V0

Xa a

>a ^

• i c \ i lŁ

>a

lO in o • • 10 m

i i

* “i oi t n

m o • ■ to io

i i

"1 “i Ol to

io o to in

i i

* io • « 01 to

10

i i

* in • « oi to

* o • • to IO

i i

01

^ Ol CD O • « 01 *

1 1 OD 00

* 4 CM

CD ‘ O CM M 1 1 OD • 00 •

n cm

* 4 IO IO V

1 1 O *

CM 10• •

Średnica organu urabiaj. [»"}

CM iH o 8H

o 8H i i

H H 001 H

<H H

O 8

0V0 lO01

Typ kombajnu

§10 1

$

ito 1 I

Z3

a cto i X$

0)Z toDC 1 iX

3Z 0 K to1

£X

8 3

CK DC lO to 1 1

£ £ X X

0M 01 01 1 O ro tO

<0 5 \ i 3 3 3 0 3 O O Q H O DC OC DC 1 DC lO to to

<0

1 1 1 o t

1 1 1 3 1

V01 co

48 3. Chodura, 3« Siwiec

Prędkości posuwu przyjęto na podstawia badań przeprowadzonych przez Zakład Systemów Mochanizacyjnych w kilku kopalniach. Podziału prędkości posuwu v p -ln - v p nax na dwa przedziały (kolumna 3 tablicy 2) dokonano zgodnie z zależności# (2) i rys. 1.

Z wyników przedstawionych w tablicy 2 można zauważyć,Ze prędkości obro­

towe organów urabiajęcych kombajnów produkowanych seryjnie dość znacznie odbiegaj# od wartości optymalnych, co wpływa niekorzystnie na grubość skrawu. Ola zapewnienia zalecanej grubości skrawu niezbędnym jest utrzy­

manie obrotów organu urabiajęcego w optymalnych granicach, które zamie­

szczono w kolumnach 6 1 7 tablicy 2. Cel ten osięgnęć można, np. przez produkowanie kombajnów z głowicami umożliwiajęcymi stopniowanie prędkości obrotowej organu urablajęcego w zależności od liczby noży w linii skrawa­

nia i prędkości posuwu kombajnu.

Po wyznaczeniu optymalnej grubości ekrawu należy określić podziałkę skrawania. Wykazano, że jednostkowa energia urabiania jest najmniejsza przy podziałeś t ■ 50 aa [

2

kQt - średnia wartość współczynnika odprężenia,

kQt - wartość współczynnika odprężenia dla zabioru odpowiadajęcego 1 i-tej linii skrawania,

- średnia wartość podziałki skrawania dla organu urablajęcego.

.Wartość współczynnika odprężenia dla obliczeń projektowych wyznacza się z następującego wyrażenia:

k

(3) 1

g d z i e :

(4)

gdz i e :

z - zabiór [m] ,

H6r - średnie grubość pokłedu [m] ,

k0 ,c,d - współczynniki, których wertość dobiere się z teblicy 3.

Optymalizacja niektórych parametrów.

Tablica 3

Oznaczenia Charakterystyka węgli

zwięzłe kruche b. kruche

ko 0,48 0,36 0 ,2 8

c 0,10 0,10 0 ,0 5

d 1.00 1,00 0 ,3 0

Wykorzystując wzory (3) i (4) ¡przeprowadzono obliczenia podziałki ekrawania tA w zależności od zabioru odpowiadającego i-tej linii skra­

wania. Obliczenia przeprowadzono dla trzech rodzajów w ę g l i (zwięzła, kru­

che, bardzo kruche) przyjmując ■ 50 mm i " 40 co P021''313 zaproponować następujące układy linii skrawania:

a) dla węgli zwięzłych

t i r ' 5 0 m m

---

8 , i ,

8

1 1 8

S f i

8 1 * 0

8 ,

8 COlO to c o

TT P

* AO m m

'i A A» t

U)

>3,

s i S 8,

» 8 S ,

TT 5

Rye. 2

50 3« Chodura, 3. Siwiac

b) dla węgli kruchych

X. «■ 50 m m 1—

ii A 2

•22 8, ^,o 8, ‘8

1 <2,

1

8

£

1TP

- 40 mm 1

Ją a

■S*

NT&

» 8, 2 8, 8 2 ...

TT-p

Rya. 3

c) dla węgli bardzo kruchych

t ir * 50mm

r ... la

$ A 2 8, 2, 18 Si

1 2,

r fi

S

1 TTD

3 A 3y 3

ty

5, JO

2, 2,

«8, 8.

Rya. 4

Skład ziarnowy węgla urabianego bębnowymi kombajnami ścianowymi uzależ­

niony Jaat od apacyfiki procesu frazowania węgla, parametrów konetrukcyj- nych kombajnu oraz własności fizykomachanlcznych węgla w pokładzie, w niniejszym opracowaniu przedstawiono analizę paraaatrów wpływających na przekrój akrawu, od którego uzależniony Jest wychód grubych sortyaentów.

Optyaalizacja niektórych parawetrów. 51

2

52 3. Chodura, 3. Sixiac

£

r _ar

2

-*

!

? —i— é-- ■---1--- --- s .8 ^ TTD

UKŁ.4 - CKGAN TRÓ3WCKW3W

-UTjÓC,

(»ałE a S K X O N E )

Rys. 6

Rys. 7

Rys. 8

Op t yallzacja malt tóry ch p>r— »tr6ii.. 53

UKŁ .S. i x m u T K ć a t icMOiKWł - ZAN ôn eao««,- uoic m a ut

Rya. 9

Rya. 10

fï • . -, - . •. . ' :

r ß O f f *e*rf

8 - ORqAN

CLTLTjyt*C»CKptH

l«T»är>

Rya. 11

54 0» Chodura, 3. Siwiec

Ola przeprowadzenia analizy parametrów konstrukcyjnych organów urabia­

jących produkcji krajowej posłużono się metodyk« obliczania składu ziar­

nowego węgla urabianego kombajnami, przedstawioną w [4] . v.' metodyce tej występuje wskaźnik rozkruszania węgla organem urabiającym Kq zaleZny od parametrów konetrukcyjnych organu, wskaźnik ten umożliwia porównanie róż­

nych rozwiązać konstrukcyjnych organów urabiających.

Dzięki przyjęciu wspólnych (dla analizowanej grupy organów) wartości współczynników oraz parametrów urabiania uzyskano ścisłą zależność składu ziarnowego urobku z organu urabiającego od układu noży. Przy założeniu urabiania pełną średnicą organu Jako stałe przyjęto: współczynnik grubo­

ści skrawu, współczynnik odprężenia calizny, współczynnik rozkruszania węgla, prędkość obrotową organu urabiającego, prędkość posuwu kombajnu.

Organy urabiające były uzbrojone w noże styczne - NKS-2w2, NKS-iw oraz w noże promieniowe - NKP-2w, NKP-lw.

Wyniki tak przeprowadzonej analizy umożliwiają określenie Jakościowych różnic w składzie ziarnowym urobku dla poszczególnych organów urabiają­

cych oraz podanie wniosków umożliwiających zmianę rozmieszczenia noży na organach.

Na rys. 5 przedstawiono obliczone wartości wskaźników rozkruszania wę­

gla organem urabiającym - KQ dla poszczególnych organów uzbrojonych w no­

że promieniowe na tarczy oraz promieniowe lub styczne na płatach ślimaka.

Poddając analizie otrzymane wyniki daje się zauważyć niekorzystny skład ziarnowy urobku dla organów o małych średnicach (900, 1120) niezależnie od typu użytych noży urabiających.

Najmniejsze wertości wskaźnika Kq a zatem również korzystniejsze z uwagi na rozkład sortymentów urobku posiadają organy oznaczona numerami 4, 10, 11 dla noży promieniowych oraz 3, 6, 8 dla noży stycznych.

Układy noży dla tych organów przedstawiono na rysunkach 6-11.

LITERATURA

[1] Korszunow M.T. i inni: Optlmalnyje schlamy nabora riezcow na inleko- wych ispołnltielnych organach kombajnów. Ugol Ukrainy 1972/10.

[

2

[

3

M Sikora W . , Chodura 0., Siwiec 0.: Prognozowanie składu ziarnowego u- robku z kombajnu bębnowego - Przegląd Górniczy - 2/1983.

Recenzent: Doc. dr lnż. Leonard PLUTA

Wpłynęło do Redakcji w czerwcu 1983 r.

Optymalizacja niektérych paramétré*.. 55

0niHMH3AI5Ifl HEKOTOPHX I1APAMETPOB BJUKJCE51X HA nOBHEEHHE 3EPHHCT0CTH yrJIH aOBHBAEUOrO EAPAEAHHÜMH KOUBAiiHAMH

p e

3

B pa (5 o re onpe^ejieH H o n iH u a jtb a u e BpaqaTe.ibH bie OKopocTH paOovHX op raH os JtaBOBHX KOUOaâHOB, B 3âBHCHMOCTH 01 CKOpOCTH nOflaHH H T0JI1UHHH C p e 3 a . üpeflÆoxeHu H an p aB jiehhh oO p afioiK H , no3BajiHDHHe Ha cpaBHBHHe »arpy3X H p a S o - îh x H o * e » . flaHH l a x x e p e 3 y ju > i a i n K a n ecT B ea H o ro aHaJiH3a padoHHx op raH os OTHOCHT6JIBHO SepHHCTOrO COCTaBa AOÔUHH.

OPTIMALIZATION OF SOME PARAMETERS INFLUENCING THE GRAIN SIZE OF COAL MINED BY MEANS OF DRUM COMBINES

S u m m e r y

The optimum rotational 8peed of the mining parts of longwsll combines depending on the rata of travel and thickness of cutting have been deter­

mined. The arrangements of the lines of cutting, which make it possible to equalize the cutters load, have been suggested. Also the results of qualitative analysis of the mining parte in relation to the grain compo­

sition of the output have been given.