Опыт плюс кооперация. Создание отечественного очистного комбайна К600 для отработки пластов средней мощности

В.И.Чуденков, ОАО «Объединенные машиностроительные технологии»

В настоящее время фирма ОАО «Объединенные машиностроительные технологии» (ОМТ) является одним из главных разработчиков оборудования для подземной добычи угля и производителем очистных комбайнов в Российской Федерации. Фирма черпает свой опыт работы из более 70 -летней традиции разработки и участия в освоении производства и производстве горно-шахтного оборудования для подземной добычи угля, в том числе, очистных комбайнов, механизированных крепей и конвейеров ОАО «Гипроуглемаш».

Современные производственные мощности ОАО «ОМТ», расположенные в г. Киселёвск (Кузбасс), позволяют внедрять любые новейшие разработки, созданные конструкторами. Наличие производственных площадей, оснащенных современным импортным оборудованием по изготовлению и сборке механизированных крепей и их ремонту, сервисного центра по горно-шахтному оборудованию, оптового склада-магазина запасных частей, и создаваемых испытательных стендов позволяют отрабатывать и постоянно совершенствовать производимую горную технику.

КБ «ОМТ» и завод «ОМТ» в настоящее время ведут широкомасштабную работу по созданию нового поколения очистных комбайнов для выемки угля из пластов мощностью от 1.3 до 6 м.

За последние годы в российском угольном машиностроении произошли существенные изменения, в результате которых изменился объем и номенклатура выпускаемого очистного оборудования. Производство машин становится индивидуальным, учитывающим конкретные горно-геологические и горнотехнические условия эксплуатации. На современных высокопроизводительных угольных предприятиях появилась тенденция к концентрации горных работ, уменьшению количества добычных забоев вплоть до организации работ по системе «шахта-пласт» или «шахта-лава».

Осуществление этой идеи невозможно без увеличения производительности угледобывающих комплексов, а, следовательно, единичной мощности машин, в том числе угледобывающих комбайнов.

Изучение требований эксплуатационников передовых угледобывающих шахт показало необходимость создания отечественного комбайна в первую очередь для пластов средней мощности и мощных, обеспечивающих стабильную нагрузку на уровне 10 тыс. тонн в сутки и способных конкурировать по техническому уровню, надежности и цене с комбайнами ведущих зарубежных фирм.

Результатом этой работы стало изготовление комбайна К600, который успешно демонстрировался на 14-й Международной выставке «Уголь России и Майнинг» (Новокузнецк, 5-8 июня 2007 г.). Конструкция комбайна защищена патентом РФ №417979. При создании комбайна К600 использовал
ся положительный опыт работы очистных комбайнов фирм JOY, Eickhoff, DBT и др., а также комбайнов К500 и К500Ю на шахтах Российской Федерации.

Комбайн предназначен для механизированной выемки угля в длинных очистных забоях пологих и полого-наклонных пластов мощностью 1.8-5.0 м при работе по простиранию с углом падения пласта до 35° при сопротивляемости угля резанию до 360 кН/м.

При создании комбайна были решены следующие задачи:

- увеличение энерговооруженности приводов резания до 300 кВт, повышение надежности машины;

- модернизация привода подачи на базе асинхронного электродвигателя с регулируемым электромагнитным тормозом, обеспечивающего увеличение максимальной скорости подачи и тягового усилия;

- использование современных решений в электрооборудовании и аппаратуре управления комбайном, в том числе дистанционного управления по радиоканалу;

- обеспечение удобства технического обслуживания гидрооборудования;

- снижение уровня вибрации и шума за счет использования высокоточных зубчатых передач;

- снижение пылеобразования в забое при работе комбайна.

Основные нагруженные детали и зубчатые колеса и шестерни выполнены из высококачественных сталей с высокой степенью точности обработки. В редукторах резания установлены специальные валы, снижающие низкочастотные колебания нагрузки и одновременно являющиеся предохранительными элементами.

Широкая производственная кооперация с ведущими российскими предприятиями и зарубежными партнерами из Германии, Швеции, Польши позволила создать надежную машину, способную конкурировать с комбайнами ведущих мировых производителей.

Общая характеристика очистного комбайна К600


Модель К600 - это очистной комбайн с двумя симметрично разнесенными, по концам корпуса машины, шнековыми исполнительными органами и электрическим приводом подачи, предназначенный для работы в высокопроизводительных механизированных комплексах. Очистной комбайн может работать в комбинации с различными типами механизированных крепей и забойных конвейеров.

Регулирование скорости подачи достигается путем изменения токовой нагрузки на катушки электромагнитных тормозов при постоянной частоте вращения асинхронных электродвигателей двух механизмов подачи.

Для управления работой очистного комбайна использован проверенный на комбайне К500 комплект устройств управления комбайном, оснащенный искробезопасной системой управления, автоматики и диагностики. Этот комплект выполняет также функции защиты от перегрузок электродвигателей исполнительных органов, ограничивая скорость подачи, а также контроль работы комбайна и его диагностики. Информация о состоянии узлов и агрегатов комбайна высвечивается на мониторе пульта управления.

Управление комбайном осуществляется c пультов расположенных вблизи поворотных рукоятей или с дистанционного пульта управления по радиоканалу.

Технические и эксплуатационные характеристики комбайна представлены в таблице.

Конструкция комбайна К600


Комбайн состоит из следующих основных узлов (см. рис.):

- двух блоков привода исполнительного органа с погрузочными щитами; в приводах установлены электродвигатели установленной мощностью 300 кВт, оснащенные валом, осуществляющим защиту трансмиссии со специальным срезным элементом и механической муфтой, защищающей трансмиссию и электродвигатель от пиковых нагрузок;

- рамы, в которой размещены узлы управления;

- электрооборудования комбайна;

- электроблока;

- гидрооборудования;

- насосной станции;

- системы охлаждения и пылеподавления;

- двух механизмов подачи со встроенными стояночными тормозами, обеспечивающими удержание комбайна на углах падения пласта по простиранию;

- двух гидродомкратов, обеспечивающих регулирование блоков привода исполнительных органов по мощности пласта;

- ограждения от падающих кусков, размещенного на раме (его наклон регулируется специальными гидродомкратами);

- двух движителей, выполняющих функцию передачи вращательного момента от механизма подачи на рейку бесцепной системы и обеспечивающих перемещение комбайна вдоль забоя;

- двух шнековых исполнительных органов, производящих разрушение угольного массива и его погрузку на скребковый конвейер;

- двух забойных лыж с опорами скольжения или трения.

Блок привода исполнительного органа является отдельным узлом для привода правого и левого шнековых исполнительных органов. Блоки привода исполнительных органов монтируются в шарнирах по концам корпуса комбайна при помощи пальцев. Оба блока привода могут плавно подниматься, опускаться и поддерживаться на заданной высоте при помощи гидродомкратов.

Вращающий момент от электродвигателя мощностью 300 кВт, расположенного в корпусе редуктора блока привода исполнительного органа, передается через цилиндрические зубчатые колеса к планетарной передачи выходного вала, на котором закреплен при помощи так называемого «квадрата» шнековый исполнительный орган.

Торсионный вал размещенный в электродвигателе выполняет функцию защиты от внезапных превышений допускаемых нагрузок. Для обеспечения хорошей смазки зубчатых колес и подшипников редуктор имеет две отдельные мас-лянные камеры, камера высокоскоростной ступени снабжена внутренними теплообменниками.

Блоки привода исполнительного органа могут оснащаться погрузочными щитами, поворот которых осуществляется при помощи механизма управления с двумя высокомоментными гидромоторами 0MVS800 и закрытой зубчатой передачи. Электродвигатель и корпус блока привода исполнительного органа охлаждаются водой.

Рама состоит из двух (левой и правой) половин, связанных между собой через проушины осями. В отсеках рам предусмотрена установка кинематически не связанных между собой узлов и оборудования комбайна.

На концевых участках рам предусмотрены проушины для шарнирной установки блоков привода исполнительного органа и домкратов их регулирующих.

В раме предусмотрены места для установки кронштейнов забойных опор, движителей и кронштейна кабелеукладчика.

Механизм подачи комбайна - отдельный узел; в раме комбайна установлены два редуктора привода подачи, которые обеспечивают перемещение комбайна по конвейеру вдоль забоя угольного пласта.

Момент вращения от асинхронного электродвигателя мощностью 60 кВт через цилиндрические зубчатые колеса и дифференциально-планетарный редуктор передается к электромагнитному тормозу и далее к планетарной передаче выходного вала, на котором устанавливается зубчатое колесо, входящее в зацепление с движителем бесцепной системы подачи.

Встроенная в редуктор муфта предельного момента защищает трансмиссию от перегрузок.

Заданная скорость движения комбайна поддерживается механизмами подачи автоматически, в зависимости от нагрузки возникающей в электродвигателях блоков привода исполнительного органа.

Изменение скорости подачи выполняется регулированием величины тока возбуждения подоваемого на обмотку возбуждения электромагнитного тормоза.

Изменение тока возбуждения на обмотке возбуждения приводит к затормаживанию или растормаживанию вала электромагнитного тормоза, который кинематически связан с дифференциально - планетарной передачей, в следствии чего происходит увеличение или уменьшение скорости его вращения и изменение скорости вращения выходного вала, то есть изменяется скорость подачи.

Электрооборудование
комбайна получает питание от трансформаторной подстанции (через пускатели и фидерные автоматы) по двум высоковольтным кабелям типа КГЭШ3х70+1 х 10+3x2.5. Один кабель предназначен для подачи питания электродвигателя насосной станции и электродвигателей механизмов подачи, а второй - подает питание к электродвигателям блоков привода исполнительных органов.

Электрооборудование комбайна размещено в его раме и состоит из электроблока, комплекта устройств управления комбайном, датчика скорости, пяти электродвигателей, двух тормозов электромагнитных, электрогидрораспределителей, электрических проводов и метан-реле.

Электрооборудование комбайна обеспечивает надежное управление электродвигателями поворотных редукторов, механизмов подачи, насосной установки, двумя электромагнитными тормозами, электрогидрораспределителями и выполняет необходимые электрические защиты, блокировки, контроль и индикацию работы аппаратуры управления, оперативный поиск неисправностей в цепях управления.

Электроблок служит для питания, управления, а также защиты электрических цепей комбайна. Он состоит из двух взрывонепроницаемых камер со степенью защиты IP-54: камеры вводов; аппаратной камеры.

Камера вводов предназначена для подключения силовых электрических кабелей, питающих комбайн, соединения с аппаратной камерой - через проходные зажимы и проходные муфты - и подключения электропотребителей, размещенных на комбайне.

Аппаратная камера предназначена для размещения комплекта устройств управления комбайном, трансформаторов тока, разъединителя, трансформатора понижающего напряжение и вакуумных контакторов, обеспечивающих включение и реверс электродвигателей.

Информация о состоянии агрегатов и узлов комбайна высвечивается на мониторе пульта управления. Управление работой комбайна возможно с пультов управления, расположенных по концам корпуса комбайна, либо при помощи дистанционного пульта управления по радиоканалу.

Гидрооборудование служит для управления поворотными редукторами, верхним ограждением корпуса комбайна, гидромоторами погрузочных щитов и стояночными тормозами механизмов подачи.

Насосная станция с двигателем мощностью 15 кВт. размещена в раме комбайна и имеет возможность демонтироваться на завальную сторону комбайна. Насос размещен с завальной стороны и имеет свободный доступ для его обслуживания.

Управление поворотными редукторами, верхним ограждением корпуса комбайна, гидромоторами погрузочных щитов и стояночными тормозами механизмов подачи осуществляется от насосной станция электрогидрораспределителей, выполненных во взрывозащищенном исполнении.

Маслобак снабжен встроенными фильтрами в линии всасывания и слива и имеет специальные клапана, предотвращающие утечку рабочей жидкости из маслобака при очистке фильтра от грязи.
Заливка рабочей жидкости из внешней емкости в маслобак выполняется при включении штатного насоса через фильтр маслобака.

Шнековый исполнительный орган - диаметром 2000 мм и захватом 800 мм - оснащен тангенциальными зубками с конструктивным вылетом 90 мм и имеет разряженную схему набора зубков для снижения энергоемкости разрушения и повышения сортности угля. Резцедержатели выполнены с термоупрочненными втулками диаметром 38 мм и твердосплавной наплавкой в зоне возможного контакта с забоем.

В резцедержатели встроена форсунка с фильтром, таким образом, чтобы обеспечивалась подача водовоздушной смеси в след резца. В конструкции резцедержателя реализуется эжекторный эффект, что повышает эффективность пылепо-давления за счет улучшения смачиваемости пыли. Вода к форсункам поступает от трубопровода встроенного в полый вал блоков привода исполнительных органов, который соединен высоконапорными рукавами с рубашкой шнека.

Шнековый исполнительный орган устанавливается на так называемый «квадрат», передающий крутящий момент от блока привода исполнительного органа и фиксируется болтами.

Устройство охлаждения и пылеподавления обеспечивает охлаждение электродвигателей, электромагнитных тормозов, корпусов блоков привода исполнительных органов и гасит угольную пыль, образующуюся при резании и погрузке горной массы. Устройство снабжено фильтром щелевого типа для очистки воды, поступающей на комбайн; промывка фильтра осуществляется обратным потоком воды.

Установка дополнительных фильтра непосредственно перед форсунками в шнековых исполнительных органах обеспечивает их защиту от загрязнений. Контроль давления и расхода в различных ветвях водяных магистралей осуществляется реле давления и расхода.

* * *

Изучение опыта производства угольных комбайнов за рубежом показывает, что современную высоконадежную и сложную машину, к которой относится и угольный комбайн, невозможно изготовить без широкой кооперации.

Поэтому в изготовлении очистного комбайна принимают участие завод «Баррикады», «Нижегородский машзавод», Туламашзавод, фирмы НИВЭМ, МАБИ-центр, Кузбассэлек-тромотор и ряд других российских предприятий, а также зарубежные партнеры в Германии, Швеции, Польше и др.

Изготовителем и поставщиком комбайна К600 является ОАО «Объединенные машиностроительные технологии».

Все комплектующие узлы и детали поступают в г. Киселёвск, где на заводе ГШО «ОМТ» осуществляется сборка комбайна, проводится комплекс стендовых испытаний узлов и машины в целом.

Журнал "Горная Промышленность" №4 2007