Двигатель привода внешнего и центрального буров
где ŋ 1 и ŋ 2 - КПД передач от двигателя к центральному и внешнему бурам, ŋ 1 = 0,72; ŋ 2 = 0,7;
кВт.
Двигатель привода бермовых фрез и отрезных барабанов
где ŋ 3 = 0,75 - КПД привода бермовых фрез;
ŋ 4 = 0,8 - КПД привода отрезных барабанов.
кВт.
Мощность для подачи исполнительного органа, перемещения комбайна и работы ленточного конвейера.
Затраты на перемещение комбайна и подачу исполнительного органа на забой
,
где - суммарное тяговое усилие гусеничных цепей;
- сопротивления перемещению комбайна;
μ = 0,03 – коэффициент сопротивления движению гусеничных цепей по почве выработки;
k = 0,05 – коэффициент, учитывающий внутренние потери в гусеницах;
m - масса комбайна;
φ = 12о – угол подъема выработки.
Сила подачи исполнительного органа на забой
,
где kn = 0,6 – коэффициент пропорциональности между усилиями резания и подачи (принимается одинаковым для всех органов разрушения).
,
где m б = 35000 кг – масса загруженного бункера-перегружателя;
|
|
fк = 0,05 – коэффициент сопротивления движению бункера-перегружателя.
Вычисляем составляющие суммарного тягового усилия гусеничных цепей.
Нормальная к опорной поверхности нагрузка на гусеничный ход
Н.
Составляющие суммарного тягового усилия гусениц комбайна:
= 171200 Н,
Сила сопротивления подаче исполнительного органа
Н.
Крюковое усилие
Н.
Суммарное тяговое усилие гусеничных цепей
Н = 411 кН.
Учитывая большую величину тягового усилия, примем предварительно коэффициент буксования ε = 0,1. Тогда общие затраты мощности на перемещение комбайна и подачу исполнительного органа на забой
Вт = 1,7 кВт.
Эта мощность необходима для перемещения комбайна в рабочем режиме. В режиме транспортном необходимые затраты мощности
,
где Н;
vT =180 м/час – транспортная скорость.
Принимая коэффициент буксования в этом режиме ε = 0,05 имеем
Вт = 13,6 кВт.
При раздельном приводе гусениц мощность одного двигателя
кВт,
где ŋп = 0,5 – КПД привода механизма перемещения.
Мощность для привода ленточного конвейера
,
где Р тк - окружное тяговое усилие на ведущем барабане;
v б - окружная скорость барабана.
,
где mк - масса движущихся частей конвейера;
mn - масса породы на конвейере;
k - коэффициент сопротивления движению конвейера.
,
где lк - длина конвейера;
vк - скорость ленты конвейера.
При отсутствии скольжения ленты
; ; м, м/с; кг,
=
= 9,81·(485 +300)·(0,098 + 0,21) = 2356 Н;
Вт = 3 кВт.
Необходимая мощность двигателя
кВт,
где ŋк = 0,6 – КПД привода конвейера.
На основании расчетов строим диаграмму распределения затрат мощности, представленную на рис.4.
|
|
Рисунок 4 – Диаграмма распределения мощности при работе комбайна:
N 1 – мощность на привод центрального бура; N 2 – мощность на привод внешнего ротора с ковшами; N 3 – мощность на привод бермовых фрез;
N 4 – мощность на привод отрезных коронок; Nк – мощность на привод ленточного конвейера; Nп – мощность на перемещение комбайна и подачу исполнительного органа на забой.
Исходные данные к проектному энергетическому расчету проходческого комбайна
№ варианта | Значения параметров | ||||||||||||
Массовая производи-тельность, | Площадь сечения выработки | Диаметр внешнего ротора | Диаметр центрального бура | Диаметр бермовых фрез | Диаметр отрезных коронок | Частота вращения внешнего ротора | Частота вращения центр. бура | Частота вращения бермовых фрез | Частота вращения отрезных коронок | Коэффи-циенты | Плотность породы | ||
G, кВт | F, м2 | D 2, м | D 1, м | D 3, м | D 4, м | n 2, об/мин | n 1, об/мин | n 3, об/мин | n 4, об/мин | c 1 | c 2 | ρ, кг/м3 | |
4,2 | 9,4 | 3,0 | 2,2 | 0,6 | 0,6 | 7,05 | 13,3 | 42,2 | 106 | -0,5 | |||
4,0 | 8,3 | 3,0 | 2,4 | 0,5 | 0,5 | 7,0 | 15,0 | 106 | -0,5 | ||||
3,8 | 9,0 | 3,2 | 2,4 | 0,6 | 0,6 | 7,1 | 12,0 | 106 | -0,5 | ||||
4,1 | 9,2 | 3,0 | 2,1 | 0,55 | 0,5 | 7,0 | 14,0 | 106 | -0,5 | ||||
3,9 | 8,8 | 2,9 | 2,0 | 0,55 | 0,5 | 7,5 | 15,0 | 106 | -0,5 | ||||
3,7 | 8,4 | 2,8 | 2,0 | 0,58 | 0,6 | 7,3 | 14,0 | 106 | -0,5 | ||||
3,8 | 8,7 | 3,0 | 2,1 | 0,6 | 0,6 | 7,0 | 13,0 | 106 | -0,5 | ||||
4,0 | 9,2 | 3,0 | 2,1 | 0,6 | 0,7 | 7,2 | 14,0 | 106 | -0,5 | ||||
4,3 | 9,3 | 3,0 | 2,2 | 0,7 | 0,6 | 7,1 | 12,0 | 106 | -0,5 | ||||
3,5 | 8,2 | 3,0 | 2,4 | 0,6 | 0,7 | 7,0 | 13,0 | 106 | -0,5 | ||||
3,2 | 7,0 | 2,6 | 1,8 | 0,7 | 0,5 | 7,3 | 14,0 | 106 | -0,5 | ||||
4,0 | 8,9 | 2,9 | 2,0 | 0,6 | 0,6 | 7,0 | 15,0 | 106 | -0,5 | ||||
4,5 | 9,3 | 2,8 | 2,1 | 0,5 | 0,5 | 7,0 | 14,0 | 106 | -0,5 |
2.2.2 Вторая задача. Определение производительности проходческого комбайна с соосными роторами в породах с известными свойствами при заданных мощностях приводов отдельных механизмов.
Исходные данные:
Сечение выработки - арочное
Площадь сечения S = 7,0 м2
Коэффициенты, определяющие затраты энергии:
С 1 = 8·105, С 2 = -0,4;
Параметры комбайна:
Масса эксплуатационная m = 58000 кг
Механизм перемещения и подачи - гусеничный ход;
Исполнительный орган – соосные буры;
Механизм погрузки - ковшовый;
Механизм формирования нижней части выработки – бермовые фрезы и отрезные коронки;
Диаметр внешнего ротора D 2 = 2,8 м;
Диаметр центрального бура D 1 = 2,0 м;
Диаметр бермовых фрез d 3 = 0,5 м;
Диаметр отрезных коронок d 4 = 0,5 м;
Мощность двигателя привода соосных буров - 200 кВт;
Мощность двигателя привода бермовых фрез и отрезных коронок - 110 кВт;
Мощность двигателей привода гусениц - 2х20 кВт;
Мощность двигателя привода конвейера - 10 кВт;
Частоты вращения, об/мин
- внешнего ротора п 2 = 8,0
- центрального бура п 1 = 15,0
- бермовых фрез п 3 = 20,0
- отрезных коронок п 4 = 20,0.