Ученые Пермского «политеха» разработали модель, которая улучшит работу горного комбайна
Ученые Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ) разработали теоретическую модель, которая позволит определить степень нагруженности приводной системы горного комбайна по добыче калия.
В условиях сложной геологии часто происходит так, что комбайн попадает в ситуацию, когда площадь забоя оказывается меньше площади поперечного сечения резцового инструмента. Это называется «работа неполным сечением выработки». Получается, что некоторые механизмы периодически работают «вхолостую», в результате чего существенно возрастают динамические нагрузки на детали комбайна.
Для определения наиболее рациональных условий работы механизмов на калийном месторождении ученые ПНИПУ разработали модель нагруженности приводной системы комбайна в зависимости от высоты забоя. При этом они учитывали зону разрушения горного массива, силы и момент резания исполнительного органа машины.
Геннадий Трифанов, заведующий кафедрой горной электромеханики ПНИПУ, профессор, доктор технических наук:
– Во время работы комбайна происходит так, что часть исполнительного органа не взаимодействует с горным массивом в зоне его разрушения. Учет этой области важен для определения количества резцов, которые не участвуют в отбойке руды. Это позволяет добиться большей точности расчетов.
Достоверность модели политехники подтвердили реальным экспериментом – провели испытания высокопроизводительного горного комбайна «Урал-20Р», который занимает доминирующее положение в разработке калийных руд в России.
Максимальное отклонение между значениями теоретической модели и данными измерений составляло 10%. Это можно объяснить реальными условиями эксплуатации горного комбайна, например, неоднородностью массива калийной руды, из-за чего ее сопротивление резанию может увеличиваться или уменьшаться в разное время.
Ученые также выявили зависимость эффективности работы комбайна от высоты подрубки пласта калийной руды.
Владислав Куоза, аспирант кафедры горной электромеханики ПНИПУ:
– Мы учитывали колебания нагрузки, силу резания, удельные энергозатраты. Работа комбайна до 400 мм высоты подрубки оказалось малоэффективной, при этом зона 400-1300 мм показала высокую рентабельность. Самый динамический нагруженный диапазон находится в пределах 1300-1900 мм. Поэтому оптимальный диапазон высоты подрубки пласта – 400-1300 мм и 1900-2800 мм.
Это исследование позволяет оптимизировать работу горных комбайнов. Разработанная модель нагруженности приводной системы машины улучшит производительность и снизит риск аварийных ситуаций при работе неполным сечением выработки.
Напомним, Пермский национальный исследовательский политехнический университет является участником Пермского НОЦ и активно задействован в реализации научно-технологического проекта «Технологии разработки месторождений твердых полезных ископаемых» в рамках соответствующего направления.
