книги / Проходческо-очистные комбайновые комплексы калийных рудников. Ч. 2

Утюги 3 предназначены для обеспечения направленного движе­ ния тягового органа на секции рештачного става. Пяты 4 используются для закрепления концевой головки.

Между головным приводом и концевой головкой скребкового конвейера расположен рештачный став. Рештачный став является не­ подвижным грузонесущим органом, став состоит из линейных решта­ ков, переходного рештака и переходной секции.

Линейный рештак (рис. 2.104) представляет собой сварную кон­ струкцию из двух боковин 2 специального профиля, к которым прива­ рено днище 4 рештака.

Безболтовое соединение позволяет рештакам изгибаться относи* тельно друг друга в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Проч­ ность соединения рештаков на разрыв достигает 1000 кН. Для устране­ ния просыпания руды через средний лист, в месте соединения решта­ ков, к нижней поверхности среднего листа 4 рештака приварена полоса, перекрывающая зазор между средними листами соседних рештаков при их взаимных перекосах.

Переходная секция устанавливается между рамой привода и пе­ реходным рештаком и представляет собой металлоконструкцию, сва­ ренную из листов толщиной 20мм (боковины), наклонного поперечного листа, расположенного между боковинами, лыжи и специальных флан­ цев. Наклонный лист является продолжением среднего листа рамы привода, а фланцы служат для крепления переходной секции к раме привода с одной стороны и к рештачному ставу с другой стороны. Кре­ пление переходной секции к раме привода и к переходному рештаку осуществляется при помощи болтов и гаек М 30.

На переходной секции установлены отклоняющие утюги, слу­ жащие для направленного движения тягового органа на приводные звездочки. Каждый утюг крепится к переходной секции двумя болтами.

Переходной рештак представляет собой металлоконструкцию, соединяющую переходную секцию с линейными рештаками. Переход­ ной рештак состоит из двух боковин, специального профиля, фланца, необходимого для закрепления переходного рештака к переходной сек­ ции. Переходной рештак соединяется с рештачным ставом такими же соединительными элементами, какие приняты для соединения линей­ ных рештаков.

Для увеличения пропускной способности конвейера на линей­ ных и переходном рештаках могут быть установлены борта. Борта представляют собой листы со специальными вырезами для установки на рештаках. Борта крепятся к рештакам при помощи болтовых соеди­ нений.

Рабочий орган (рис. 2.105) состоит из отрезков 1 круглозвенных сварных цепей калибра 24x86 мм, соединяющихся между собой и со штампованными скребками 2 с помощью звеньев 3, болтов 4 и специ­ альных гаек 5 с завальцованными пластмассовыми кольцами, обеспе­ чивающими стопорение гаек 5 от самоотвинчивания. Применение круг­ лозвенных цепей увеличивает подвижность в шарнирах в любом на­ правлении, что позволяет конвейеру приспосабливаться к неровностям почвы, иметь изгибы става в горизонтальной и вертикальной плоско­ стях, сравнительно легкое крепление скребков к звеньям цепи.

Для расштыбоэки рабочего органа конвейера предусмотрена ус­ тановка двух отрезков цепи с чистильщиками 6, закрепленными на вер­ тикальном звене круглозвенной цепи специальным болтом 7 и закернивающейся гайкой 8.

3. ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ И ЭЛЕКТРОПРИВОД КОМБАЙНОВЫХ КОМПЛЕКСОВ

3.1. УСЛОВИЯ РАБОТЫ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ КОМБАЙНОВ

Эксплуатация проходческо-очистных комбайнов характеризуется сложными специфическими условиями, из которых главными являются следующие:

-стесненность рабочего пространства;

-возможность горных ударов, выбросов и взрывов газа и пыли;

-агрессивность окружающей среды;

-изменчивость в широких пределах физико-механических свойств разрабатываемых пластов.

Характерными особенностями работы электроприводов комбайнов являются:

-резкие изменения нагрузки;

-частые пуски, в том числе под нагрузкой;

-возможность стопорения рабочего органа при встрече его с твёрдыми включениями, заштыбовки и т.п.;

• возможность ударов кусками руды и прилегающей породы;

-возможность функционирования в условиях нестабильности питающего напряжения;

-сложность применения эффективных методов охлаждения двигателей;

-сложность обеспечения регулирования скорости электродвигателей простыми способами;

-запылённость атмосферы;

-ограниченность рабочего пространства;

-сложность обслуживания.

3.2.ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К

ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЮ И ЭЛЕКТРОПРИВОДУ КОМБАЙНОВ

В соответствии с вышеизложенными в разделе 3.1 условиями работы к силовому электрооборудованию и электроприводу комбайнов предъявляются следующие основные требования:

- взрывозащшцённость и искробезопасность, обеспечивающие полную безопасность работы в условиях взрывоопасной пылегазовой среды; - высокие показатели надежности, долговечность и ремонтопригодность;

- рациональные энергетические и механические характеристики, обеспечивающие необходимые силовые и скоростные параметры комбайнов и оптимальные режимы их эксплуатации;

-минимальные габариты и масса;

-большой пусковой момент, высокая перегрузочная способность и рациональные динамические свойства, обеспечивающие высокую устойчивость работы при непрерывной нагрузке и минимальную нагруженность элементов привода в переходных и установившихся режимах работы;

-отсутствие «опрокидывания» двигателей при нестабильности питающего напряжения;

-возможность плавного регулирования скорости приводов;

-автоматическое ограничение максимальных нагрузок в механизмах;

-защита от различных аварийных режимов и от вредного действия окружающей среды;

-высокий уровень автоматизации.

Перечисленным требованиям достаточно полно удовлетворяют трехфазные асинхронные короткозамкнутые взрывобезопасные электродвигатели.

Длительное время для приводов забойных машин использовались исключительно нерегулируемые асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором. Это объяснялось предельной простотой конструкции такого двигателя и его аппаратуры управления, что давало возможность довольно легко обеспечивать его взрывобезопасность и эксплуатационную надёжность. Однако отсутствие регулирования скорости не позволяло использовать многие преимущества электропривода.

Известно, что общепромышленный электропривод обеспечивает наивысшую техническую скорость и производительность, наилучшие условия работы исполнительных органов и трансмиссий с точки зрения уменьшения динамических нагрузок в механических частях, надёжность, наименьшие энергозатраты, возможность полной автоматизации машины и др. Этому в значительной мере способствует применение различных преобразователей на базе тиристоров, которые фактически произвели техническую революцию в электротехнике. Однако по целому ряду объективных причин тиристорные электроприводы с трудом пробивают себе дорогу в горной технике и до настоящего времени не нашли широкого применения.

Одним из направлений развития регулируемого привода горных машин, уже нашедшим практическое применение, является внедрение гидроэлектропривода на базе центробежных и объёмных гидропередач. Так, в некоторых механизмах проходческо-очистных комбайнов,

например, в механизмах подачи, асинхронные двигатели работают в сочетании с регулируемым объемным гидроприводом.

Основным направлением в совершенствовании рудничного электрооборудования является применение пускателей бездуговой и бесконтактной коммутации на базе тиристорной техники, а также вакуумных выключателей для управления рудничными машинами и механизмами.

Одной из устойчивых тенденций в комбайностроении для калийной промышленности является увеличение установленной мощности электродвигателей. Например, суммарная мощность только двигателей резцовых дисков составляет более 50% установленной мощности комбайна.

3.3. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА КОМБАЙНОВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

На всех комбайнах типа «Урал» в качестве привода резцовых дисков используются двигатели типа ВАО2-280М4У2-5 с номинальной мощностью 160 кВт.

Структура условного обозначения следующая:

ВАО взрывозащищенный, асинхронный, обдуваемый (т.е. с наружным обдувом);

2 - порядковый номер модификации;

280 - высота оси вращения, мм; М - один из трех типоразмеров двигателя (8, М, Ь); 4 - число полюсов (4);

У - климатическая зона (здесь У - умеренный климат, диапазон температур от +40 до -45 °С, в отличие от Т - тропическая зона);

принимающих участие в разрушении руды, в особенности двигатели резцовых дисков. Режим работы этих двигателей отличается значительной неравномерностью нагрузки, частыми перерывами в работе, что обуславливает большое число включений двигателя и, вследствие этого, быстрый его нагрев и перегрев. В связи с этим, температурный режим работы двигателя является одной из основных его характеристик.

Для двигателей комбайнов допустимая температура корпуса равна 100 °С, обмоток статора - 155 °С. При кремнийорганической изоляции класса Н допустимый нагрев обмоток статора достигает 180 °С.

В соответствии с ГОСТ 183-74 (СТ СЭВ 1346-78) установлено восемь номинальных режимов работы электрических машин, которые имеют обозначения 31 - 38. Основные сведения о режимах работы электродвигателей и электроприводов на их основе приведены в таблице 3.1.

Учитывая условия работы комбайновых двигателей, заводыизготовители относят их к режиму 34, т.е. повторно - кратковременному

продолжительности цикла в %).

При работе в этом режиме за время перерыва в работе двигатель не успевает остывать, а при движении температура нагрева постоянно нарастает и может достичь и превысить допустимые значения. Поэтому для защиты от перегрева в обмотку статора встроены датчики тепловой защиты.

Важнейшей характеристикой электродвигателей является номинальная мощность ( Ином ), т.е. наибольшая полезная механическая мощность на валу двигателя, которую он способен отдавать, не перегреваясь.

Другой важнейшей характеристикой двигателя является зависимость максимального крутящего момента от скольжения ротора электродвигателя М = 1‘ (§), называемая механической характеристикой.

Скольжение ($) зависит от отношения разности между синхронной частотой вращения магнитного поля статора (Пс) и текущей скоростью вращения ротора двигателя (п) к синхронной частоте вращения магнитного поля статора (Пс), равной для комбайновых двигателей 16003000 об/мин. При неподвижном двигателе скольжение равно единице, а при синхронной частоте вращения ротора двигателя оно равно нулю.

Вращающий электромагнитный момент, развиваемый асинхронным двигателем, очень чувствителен к напряжению питающей сети, т.к. находится от него в квадратичной зависимости (М=Г!2).

Поэтому правилами эксплуатации допускается падение напряжения в сети 11с не более 5% от номинального напряжения 11н Таким образом, комбайновый двигатель должен при разумном весе и допустимых габаритах иметь достаточно большую номинальную мощность и развивать значительный вращающий момент. В связи с этим в горной промышленности широко используют асинхронные короткозамкнутые двигатели с двойной беличьей клеткой на роторе, с глубоким пазом и т.п. Начальный пусковой момент двигателя с двойной клеткой больше критического. При перегрузках возможность “опрокидывания” такого двигателя меньше, чем у двигателей общепромышленного назначения. Двигатель сохраняет значительный

вращающий момент даже при вынужденной остановке. После уменьшения момента нагрузки двигатель легко разгоняется.

Заложенную в электродвигатель мощность Ын можно увеличить, обеспечивая эффективный отвод тепла от корпуса двигателя. В угольных комбайнах были успешно использованы способы принудительного охлаждения корпуса при помощи проточной воды или диэлектрической жидкости, подаваемой в трубки, проложенные по периметру в корпусе двигателя. В калийных рудниках такой способ отвода тепла не применим.

Охлаждение обдуваемых электродвигателей комбайнов типа «Урал» со сплошной отработкой затруднено стесненностью размещения комбайна в горной выработке и стесненностью размещения самого двигателя в конструкции комбайна.

Устойчивый крутящий момент на валу двигателя можно обеспечить, увеличивая «жесткость» питающей сети. «Жесткость» сети характеризуется отношением мощности сети к мощности потребителя и величиной сопротивления кабельной линии. Чем больше мощность сети и меньше сопротивление линии, тем «жёстче», устойчивее сеть. При сохранении тенденции увеличения установленной мощности до 600 кВт и более при сохранении напряжения 11н =660 В возникает необходимость увеличить число питающих комбайн кабелей с 2 до 3-4. Это усложняет технологию эксплуатации комбайна при сохранении всех имеющихся недостатков, в том числе и ограничение длины кабельных линий по фактору допустимого падения напряжения (АП), “опрокидывание” электродвигателей и т.д.

Выходом был бы переход на новые ступени напряжения 1140 В и далее до 6000 В. При этом схема электроснабжения стала бы технически элегантной, простой и надежной (один питающий трансформатор, один питающий кабель). Полностью снялись бы вопросы, связанные с допустимой длиной кабельных линий, опрокидыванием электродвигателей. При реконструкции старых схем электроснабжения такой подход должен быть экономически обоснован, так как он может повлечь за собой значительные финансовые расходы.

Известен положительный зарубежный опыт питания кабельных комплектов напряжением 3 кВ, причем переход на более высокое напряжение не привел к увеличению элекгротравматизма.

Технические характеристики комбайновых двигателей даны в разделах, где приводится описание электрооборудования конкретных горных машин.