КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
по дисциплине «Конструирование горных машин и оборудования»
на тему «Модернизация рабочего органа
Проходческо-очистного комбайна УРАЛ-20Р»
Выполнил: ст. гр. ГМз-41
Привалов М.С.
Проверил: к.т.н., доц.
Несмеянов Н.П.
Белгород 2020
Содержание
Изм. |
Лист |
№ докум. |
Подпис ь |
Дата |
Лист |
2 |
КПКГМиО - 20 032 00 00 00 ПЗ |
Разраб. |
Привалов |
Руковод. |
Несмеянов |
Пояснительная записка |
Лит. |
Листов |
25 |
БГТУ им. В.Г.Шухова |
Введение……………………………………………………………………..... | 3 |
1. Технологическая часть…………………………………………………...... | 5 |
1.1 Описание схемы организации вскрышных работ…………………….. | 5 |
1.2 Краткая технико-эксплуатационная характеристика оборудования… | 7 |
2. Специальная часть………………………………………………………..... | 13 |
2.1 Конструкция и принцип действия проходческого комбайна Урал-20Р. | 13 |
2.2 Патентный поиск……………………………………………………......... | 16 |
2.3 Сущность модернизации………………………………………...……….. | 28 |
2.4 Расчёт основных параметров модернизируемой машины | 28 |
2.4.1 Определение производительности проходческо-очистного комбайна………………………………………...………..………………………… | 28 |
2.4.2 Расчёт силовых и энергетических показателей разрушения…………………… | 31 |
2.4.3 Определение нагрузок на исполнительный орган……………. | 33 |
2.4.4 Проверочный расчет шпоночных и шлицевых соединений редуктора дисков комбайна………………...………………...………… | 36 |
2.4.4.1 Расчет шпонки на быстроходном (2) валу редуктора…… | 37 |
2.4.4.2 Расчет шпонки на промежуточном (3) валу редуктора…… | 38 |
2.4.4.3. Расчет шпонки на промежуточном (4) валу редуктора…… | 39 |
2.4.4.4 Расчет шлицевого соединения на выходном (5) валу редуктора……………………………………………………...………………... | 40 |
Заключение………………………………………………………………….. | 42 |
Список литературы…………………………………………………………. | 43 |
|
|
Изм. Лист № докум. Подпись Дата |
Лист |
КПКГМиО - 20 032 00 00 00 ПЗ |
Современные отечественные горные предприятия, осуществляющие добычу калийно-магниевых солей подземным способом, широко используют механизированные комбайновые комплексы и камерную систему разработки. Данная технология в обозримом будущем останется приоритетной для калийной отрасли России, так как обеспечивает наибольшую производительность и безопасность ведения горных работ при реализации процессов отбойки и транспортирования руды в очистных камерах.
На сегодняшний день на рудниках России наибольшее применение нашли проходческо-очистные комбайны типа «Урал». Данные выемочные машины оснащены комбинированными планетарно-дисковыми исполнительными органами бурового типа и гусеничным ходовым оборудованием.
|
|
Проходческо-очистной комбайн «Урал-20Р» предназначен для применения на очистных работах в камерах и проходки выработок овально-арочной формы. Основываясь на опыте эксплуатации, завод-изготовитель комбайнов «Урал» ведет работы по совершенствованию своей продукции.
Применение данных добычных машин обеспечило значительное снижение удельных энергозатрат процесса отбойки калийной руды по сравнению с буровзрывным способом, а также позволило механизировать основные технологические процессы в очистном забое.
К основным недостаткам проходческо-очистных машин для добычи калийных солей следует отнести следующее:
· сложность конструкции исполнительных органов;
· низкая энерговооружённость по сравнению с зарубежными аналогами;
· недостаточная надёжность редукторов, узлов гидравлики и резцов; – отсутствие эффективных систем и устройств защиты узлов трансмиссии от динамических нагрузок;
3 |
Изм. Лист № докум. Подпись Дата |
Лист |
КПКГМиО - 20 032 00 00 00 ПЗ |
Ввиду широкого распространения комбайнов типа Урал-20Р при добыче калийно-магниевых солей подземным способом, необходимо знакомство с конструкцией данной машины.
4 |
Изм. Лист № докум. Подпись Дата
Лист
1 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ КПКГМиО - 20 032 00 00 00 ПЗ
Описание схемы организации вскрышных работ
Проходческо-очистные комбайны используются для добычи калийно-магниевых руд, каменной соли и проведения выработок с овально-арочной формой сечения по пластам соляных пород.
Применение данных добычных машин обеспечило значительное снижение удельных энергозатрат процесса отбойки калийной руды по сравнению с буровзрывным способом, а также позволило механизировать основные технологические процессы в очистном забое.
Комбайновый способ проведения выработок наиболее прогрессивен, так как совмещает во времени основные операции и проведение выработки протекает как непрерывный процесс.
Повышение эффективности использования комбайнов калийных рудников обусловливает снижение себестоимости готовой продукции горнодобывающих и обогатительных предприятий, позволяет уменьшить удельные энергозатраты процесса разрушения калийного массива и снизить количество пылевидных, необогатимых классов (отходов горного производства) в отбитой руде.
Комбайн «Урал-20Р» относятся по назначению к классификационной группе проходческо-очистных буровых комбайнов:
· по способу обработки забоя исполнительным органом – бурового непрерывного действия, пространственным планетарно-дисковым.
· крепости разрушаемого горного массива:
- Предел прочности при одноосном сжатии σ, МПа 30,5–39,5
- Коэффициент крепости по шкале М.М. Протодьяконова fкр 3,5–4
- Контактная прочность pк, МПа 274–294
- Коэффициент трения μт 0,3 Абразивность а, мг/км 34,3–41,9
- Плотность в массиве ρ, т/ 2,1
5 |
-
Изм. Лист № докум. Подпись Дата |
Лист |
КПКГМиО - 20 032 00 00 00 ПЗ |
|
|
· области применения – для проведения основных и вспомогательных подготовительных выработок по полезному ископаемому и по смешанному забою, основных и капитальных подготовительных выработок и тоннелей по породе и нарезных работ по полезному ископаемому;
· по площади сечения проводимой выработки (в проходке) — от 15,5; до 20,2 и высотой 3,1; 3,7 м.
Основным показателем работы проходческо-очистного комбайна является техническая производительность, обычно выражаемая в т/с (т/мин) или м3/с (м3/мин) и учитывающая специфику работы того или иного типа комбайна.
Эксплуатационная производительность комбайна (т/смену) сдерживается остановками комбайна, связанными с выполнением большого и сложного комплекса работ по креплению, зачистке забоя, непредвиденного ремонта и т. д., а также в связи с изменениями скорости подачи, вызванных неравномерностью отбойки горной массы или породы и их доставки, изменениями геологического характера забоя и организационными неполадками.
6 |
Изм. Лист № докум. Подпись Дата |
Лист |
КПКГМиО - 20 032 00 00 00 ПЗ |
Комбайн «Урал-20Р» предназначен для применения в рудниках калийных руд на очистных работах (рис. 1.1)
Рис. 1.1 Проходческо-очистной комбайн «Урал-20Р»
Комбайн «Урал-20Р» состоит из сдвоенного исполнительного органа планетарного типа, разрушающего забой двумя парами больших периферийных резцовых дисков и двумя парами центральных дисков меньшего диаметра, верхнего отбойного устройства, оформляющего кровлю выработки, бермового органа, служащего для выравнивания почвы и подрезки углов выработки, гусеничного хода, осуществляющего перемещение комбайна на рабочих и маневровых режимах.
Гидроприводы хода и питателя позволяют комбайну работать в обводненных забоях. Конвейер комбайна скребковый, выполнен с поворотной хвостовой секцией для работы с погрузкой отбитой горной массы на забойный конвейер или в самоходные транспортные средства.
|
|
7 |
Рис. 1.2. Схема конструкции проходческо-очистного комбайна Урал-20Р:
1 - орган исполнительный; 2- устройство отбойное; 3- грузчик; 4- установка бурильная; 5- ход гусеничный;
6 – гидросистема; 7 - щит; 8 – насосная станция; 9 – гидроцилиндр; 10 – гидроцилинд.
Изм. |
Лист |
№ докум. |
Подпись |
Дата |
Лист |
8 |
КПКГМиО - 20 032 00 00 00 ПЗ
Изм. Лист № докум. Подпись Дата |
Лист |
КПКГМиО - 20 032 00 00 00 ПЗ |
Исполнительный орган комбайна включает в себя:
· редуктор раздаточный левый и правый;
· редуктор исполнительного органа левый и правый;
· редуктор переносного вращения;
· четыре диска резцовых;
· четыре диска центральных;
· электродвигатели.
Устройство отбойное приводится во вращение электродвигателем ВРПВ200L4Р, 45кВт, 1500 об/мин., находящимся внутри литого кронштейна, жестко соединенного с корпусом, внутри которого смонтированы две планетарные передачи, получающие вращение через полумуфту на валу двигателя и ряд шестерен и механизмов, передающих вращение барабану.
Грузчик комбайна включает в себя две самостоятельные составные части - бермовый орган и скребковый конвейер с круглозвенной цепью, объединенные двумя рамами, соединенными жестко между собой болтами.
Бурильная установка предназначена для бурения шпуров диаметром 42 мм. Бурильная установка включает в себя две буровых каретки (левую и правую) которые закрепленных на общей раме. Рама бурильной установки закреплена на раме грузчика с помощью двух гидроцилиндров распора и гидроцилиндра возврата бурильной установки в исходное положение.
Гусеничный ход обеспечивает подачу комбайна на забой, перемещение его во время холостого перегона, а также поворот и разворот комбайна.
9 |
Изм. Лист № докум. Подпись Дата |
Лист |
КПКГМиО - 20 032 00 00 00 ПЗ |
Насосная станция представляет собой компоновку редуктора. Насосы предназначены:
· для привода гусеничного хода;
· для питания гидроцилиндров установочных перемещений;
· для привода сверл бурильных установок;
· насос системы управления привода;
· гусеничного хода;
· для заправки гидросистемы и фильтрации рабочей жидкости в процессе работы комбайна.
Гидроцилиндры служат для подъема и опускания бермового и исполнительного органов.
Рис. 1.3. Сечение выработок, проводимых комбайном Урал-20Р
10 |
Изм. Лист № докум. Подпись Дата |
Лист |
КПКГМиО - 20 032 00 00 00 ПЗ |
Таблица 1.1
Техническая характеристика
проходческого комбайна избирательного действия Урал-20Р
Техническая производительность: по углю,м3/мин по породе, м3/мин | 2 0,3 | ||||
Размеры комбайна в транспортном положении, м: высота ширина длина | 2600 2200 12500 | ||||
Размер размаха стрелы, мм: высота ширина | 4570 6680 | ||||
Удельное давление на почву, МПа | 0,12 | ||||
Масса комбайна, т, не более | 40 | ||||
Исполнительный орган Скорость резания, м/с Частота вращения коронки, об. в мин. | 2 50 | ||||
Питатель Привод Число качаний лап, в мин. Ширина питателя, мм | электрический 46 2200; 3200 | ||||
Конвейер Скорость движения скребковой цепи, м/с Ширина желоба, мм | 1,0 550 | ||||
Ходовая часть Привод
Тяговое усилие, т |
6 36 |
12 |
Изм. Лист № докум. Подпись Дата
Лист
2. СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ КПКГМиО - 20 032 00 00 00 ПЗ