Рабочие органы (органы разрушения)
Рабочие органы (РО) горных машин классифицируются по трём основным признакам: принципу разрушения породы, способу отработки забоя и конструктивному исполнению.
Классификация по схеме разрушения и отработки забоя
По схеме разрушения породы выделяют три типа РО: разрушающие с поверхности забоя, разрушающие щелями и комбинированные, сочетающие оба подхода. По способу отработки забоя органы делятся на избирательные (селективные) и буровые, которые обрабатывают весь забой одновременно.
Конструктивные типы рабочих органов
Конструктивное разнообразие РО включает следующие основные типы: баровые (цепные), барабанные, шнековые, короночные, буровые (буроскалывающие), роторные, планетарные, струговые и ударно-скалывающие.
Баровый (цепной) орган (рис. 6.1.12) осуществляет резание во врубовой щели, что приводит к образованию значительного количества мелкой фракции (штыба) горной массы. Для увеличения крупности получаемых кусков и снижения энергозатрат на разрушение применяют разряженную расстановку резцов в схеме набора цепи (рис. 6.1.13).
Барабанные и шнековые органы
Ключевыми параметрами барабанных и шнековых РО являются ширина захвата (B), диаметр барабана или шнека (D6), а также параметры схем резания и расстановки резцов (рис. 6.1.14).
Параметры схемы резания включают толщину (глубину) стружки (h), её ширину (t) и степень скошенности (tgθ), возникающую из-за непрерывной подачи органа на забой. Схема расстановки характеризуется шагом резания (tр), угловым расстоянием между резцами (γ), их количеством в линии резания (mр) и углом установки (ρ). На барабанном органе можно реализовать различные схемы расстановки.
Для шнековых РО тип схемы резания зависит от соотношения числа резцов (mр) и числа заходов шнека (Nз). При mр/Nз = 1 используется последовательная схема, при mр/Nз = 1/2 — шахматная. В остальных случаях применяется комбинированная схема. На лобовой части шнека всегда устанавливают не менее двух резцов.
Параметры набора инструмента подбираются для обеспечения равномерности нагрузки. На барабане обычно размещают две группы кутковых резцов: в верхней и нижней частях.
Шнековые органы (рис. 6.1.15) имеют стандартную ширину захвата (500, 630, 800 мм) и диаметр от 560 до 2000 мм. Они делятся на три группы по типу применяемых резцов:
- ШР — с радиальными резцами типа РО.
- ШТ — с тангенциальными неповоротными резцами с прямоугольным хвостовиком типа ТП.
- ШК — с тангенциальными поворотными резцами с круглым хвостовиком типа ТК.
Выбор шнекового органа в зависимости от условий залегания
Для рационального выбора шнекового РО условия применения типизированы по двум факторам: разрушаемости пласта и его строению.
По разрушаемости пласты делят на три категории (I, II, III) в зависимости от сопротивляемости резанию (А) и степени хрупкости (В).
По строению пласты классифицированы на три группы: чистые угольные; с прослойками мягких пород или мелкими включениями; с прослойками твёрдых пород или консолидированными включениями.
Вид исполнения шнека выбирается в соответствии с характеристиками пласта и назначением добываемого угля (табл. 6.1.4).
Короночные органы
Конструктивные схемы короночных органов представлены на рис. 6.1.16. Конические коронки (рис. 6.1.17), благодаря своим малым размерам, особенно эффективны для селективной выемки полезных ископаемых.
Основные параметры конических коронок (рис. 6.1.18) включают геометрические размеры (ширину захвата Bкор, ширину конической части Bк, угол конуса β, диаметры D и d) и параметры схемы набора резцов (линейный шаг tз, угловой шаг α, радиус установки R, угол установки γ).
При выборе параметров важно учитывать, что они напрямую влияют на энергозатраты и динамические нагрузки. Для забойных резцов линейный шаг рекомендуется в пределах 2-4 см. Угол установки забойных резцов — нормально к образующей конуса, а кутковых — под углом 45-80° для эффективного забуривания.
Буровые (буроскалывающие) и роторные органы
Буровые органы обеспечивают повышенную сортность горной массы за счёт скола межщелевых целиков. Для улучшения выгрузки ширина захвата буроскалывающей коронки (рис. 6.1.19) делается меньше её диаметра (например, при диаметре 1000 мм ширина захвата 800 мм).
На коронке устанавливают 6-7 кернодробителей. Режущий инструмент выбирается аналогично шнековым органам, в соответствии с условиями применения.
Роторные органы (рис. 6.1.20) представляют собой модификацию буровых.
