Рабочие органы (органы разрушения)
Основными классификационными признаками рабочих органов (РО) являются следующие: схема разрушения породы; схема отработки забоя; конструктивное исполнение.
По схеме разрушения породы РО подразделяют на три типа: разрушающие с поверхности забоя; разрушающие щелями; комбинированные.
По схеме отработки забоя РО бывают на избирательные и буровые (обрабатывающие сразу весь забой).
В зависимости от конструктивного исполнения РО классифицируют на следующие типы: баровые (цепные); барабанные; шнековые; короночные; буровые (буроскалывающие); роторные; планетарные; струговые; ударно-скалывающие.
Баровый орган (рис. 6.1.12) проводит резание во врубовой щели, что обусловливает большой выход штыбовых (штыб — класс крупности частиц породы до 6 мм) фракций горной массы.
Разряжением резцов в схеме набора цепи (рис. 6.1.13) достигают увеличения крупности фракций и, соответственно, снижения энергоемкости процесса разрушения.
Барабанные и шнековые органы. Основными параметрами барабанных и шнековых РО являются: ширина захвата В; диаметр барабана (шнека) D6; параметры схем резания и набора (расстановки) резцов (рис. 6.1.14).
К параметрам схемы резания относят: толщину стружки (глубину резания) h, ширину стружки t (полусумму расстояний от данного резца до соседних справа и слева) и степень скошенности tg0 (0 — угол скошенности), возникающую вследствие непрерывной подачи шнека на забой.
Параметрами схемы расстановки являются: шаг резания tр (расстояние между вершинами режущих кромок резцов, расположенных в соседних линиях резания), угловое расстояние у, град, между соседними резцами; число резцов тр в линии резания; угол установки р резца к направлению подачи. На барабанном исполнительном органе можно иметь любую схему расстановки резцов и соответствующую ей схему резания.
Для шнековых РО, где кулаки с резцами расставляют на лопастях шнека, вид схемы резания зависит от отношения числа резцов тр к числу заходов 7V3 шнека: при mp/N3 = 1 имеет место последовательная, а при mp/N3 = 1/2 — шахматная схемы резания. В других случаях — комбинированная. В схемах расстановки резцов на лобовине шнека (в части рабочего органа, наиболее удаленной от открытой поверхности и обращенной к забою) предусматривают не менее двух резцов в линии резания, при этом схемы резания последовательные или комбинированные.
Параметры схемы набора инструмента назначают из условия обеспечения конструктивной равномерности схемы набора [30]. Кроме того, необходимо предусматривать две группы кутко-вых резцов: в верхней и нижней частях барабана.
Для шнековых органов (рис. 6.1.15) ширина захвата составляет 500, 630 и 800 мм, диаметр по резцам 560...2000 мм.
В соответствии с применяемыми типами резцов шнеки разделены по исполнению на три группы:
• Ш Р — с радиальными резцами типа РО;
• ШТ — с тангенциальными неповоротными резцами с прямоугольным сечением хвостовика типа ТП;
• ШК — с тангенциальными поворотными резцами с круглым сечением хвостовика типа ТК.
Для рационального выбора шнековых РО все условия их применения типизированы с учетом следующих факторов:
1) разрушаемости пласта, определяемого сопротивляемостью пласта резанию Л и степенью хрупкости В;
2) особенностей строения пласта (наличия породных прослоек, присечек и твердых включений).
По категории разрушаемости все пласты поделены на три категории:
I категория — вязкие (В < 2,1) с А < < 150 Н/мм или хрупкие (В > 2,1) с А < 200 Н/мм;
II категория — вязкие (В < 2,1) с А = = 150...300 Н/мм или хрупкие (В > 2,1) с А = = 200...300 Н/мм;
III категория — вязкие (В < 2,1) и хрупкие (В > 2,1) с А > 300 Н/мм.
По строению все пласты классифицированы на три группы:
• первая группа — чистые угольные пласты или пласты с прослойками углистого аргиллита (коэффициент крепости / < 2) либо с раздробленными твердыми включениями объемной долей до 1 %;
• вторая группа — пласты с прослойками (присечкой) аргиллита, алевролита (/ < 4) или с нераздробленными твердыми включениями объемной долей до 2,5 %;
• третья группа — пласты с прослойками (присечками) песчанистого сланца, песчаника (f < 6) или консолидированными твердыми включениями объемной долей > 2,5 %.
В соответствии с характеристиками пластов и назначением добываемого угля определяют вид исполнения шнеков (табл. 6.1.4).
Конструктивные схемы короночных органов показаны на рис. 6.1.16. Конические коронки (рис. 6.1.17) ввиду относительно малых размеров наиболее пригодны для селективной выемки полезных ископаемых.
К основным параметрам конических коронок относятся (рис. 6.1.18):
• геометрические размеры — ширину захвата Вкор, ширину конической части Вк, угол конуса (3, максимальный и минимальный диаметры D и d;
• параметры схемы набора режущего инструмента — линейный шаг установки забойных резцов Г3, угловой шаг установки резцов а, радиус R установки резцов, угол установки резцов по отношению к образующей конуса у.
При выборе геометрических размеров следует учитывать следующее:
• рациональное отношение Вк/Вкор находится в пределах 0,75... 1,0;
• угол конуса коронки выбирают из необходимости обеспечения ровной поверхности почвы и кровли выработки при минимальном переборе породы. Этот угол 
При выборе параметров схемы набора режущего инструмента необходимо учитывать, что их значения во многом определяют удельные энергозатраты процесса разрушения горных пород, уровень динамических нагрузок в трансмиссии и др. С учетом этого для забойных резцов типа РПП линейный шаг установки t3 рекомендуется принимать в пределах 2...4 см, для резцов типа РКС — в пределах 2,5...3 см.
Значения линейного шага резания для кутковых резцов являются переменными, принимаются (0,5...0,8)/3 и уменьшаются в сторону сходимости конуса коронки.
При выборе угла установки резцов у необходимо иметь в виду, что забойные резцы следует располагать нормально к образующей конуса, а кутковые для осуществления забуривания — под углом 45...80° к образующей конуса.
Буровые (буроскалывающие) органы обеспечивают повышенную сортность (крупность) горной массы благодаря сколу межщелевых целиков. Для улучшения условий выгрузки ширину захвата буроскалывающей коронки (рис. 6.1.19) принимают меньше ее диаметра.
Так как диаметр коронки выбирают из того же ряда предпочтительных чисел, что и диаметр шнека, ширину захвата ее считают равной предыдущему числу от принятого в качестве диаметра шнека. Например, при диаметре коронки 1000 мм ширина ее захвата принимается равной 0,8 м; при диаметре коронки 800 мм — равной 0,63 м. Число кернодробителей принимается равным шести-семи — обычно по два на лопасти и два-три на центральной части коронки.
Режущий инструмент для этого типа исполнительных органов выбирают, как и для шнековых исполнительных органов, в соответствии с условиями применения и типоразмерным рядом на режущий инструмент по максимальной толщине среза [16].
Роторные органы (рис. 6.1.20) являются модификацией буровых.
