Ученые Пермского Политеха создали модель, способствующую оптимизации работы горного комбайна.

Исследование опубликовано в журнале «Известия вузов. Горный журнал». Работа была выполнена в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030».

В условиях сложной геологии часто возникает ситуация, когда комбайн оказывается в положении, при котором площадь забоя меньше площади поперечного сечения резцового инструмента машины. Это явление называется «работа неполным сечением выработки». В результате некоторые механизмы периодически работают «вхолостую», что приводит к значительному увеличению динамических нагрузок на детали комбайна.

Для определения наиболее эффективных условий работы механизмов на калийном месторождении ученые Пермского Политеха создали модель нагруженности приводной системы комбайна в зависимости от высоты забоя. Исследователи учитывали зону разрушения горного массива, силы и момент резания исполнительного органа машины.

«Во время работы комбайна часть исполнительного органа может не взаимодействовать с горным массивом в зоне разрушения. Учет этой области критически важен для определения количества резцов, которые не участвуют в отбойке руды. Это позволяет повысить точность расчетов», – поясняет Геннадий Трифанов, заведующий кафедрой горной электромеханики ПНИПУ, профессор и доктор технических наук.

Достоверность модели была подтверждена реальным экспериментом – проведены испытания высокопроизводительного горного комбайна «Урал-20Р», который занимает лидирующие позиции в разработке калийных руд в России.

Максимальное отклонение между значениями теоретической модели и данными измерений составило 10 процентов. Это можно объяснить реальными условиями эксплуатации горного комбайна, например, неоднородностью массива калийной руды, что может приводить к изменению ее сопротивления резанию в разные моменты времени.

Ученые Пермского Политеха также выявили зависимость эффективности работы комбайна от высоты подрубки пласта калийной руды.

«Мы учитывали колебания нагрузки, силу резания и удельные энергозатраты. Работа комбайна на высоте подрубки до 400 миллиметров оказалась малорезультативной, в то время как зона 400–1300 миллиметров продемонстрировала высокую рентабельность. Самый динамически нагруженный диапазон находится в пределах 1300-1900 миллиметров. Таким образом, оптимальный диапазон высоты подрубки пласта составляет 400-1300 и 1900-2800 миллиметров», – рассказывает Владислав Куоза, аспирант кафедры горной электромеханики ПНИПУ.

Исследование ученых Пермского Политеха способствует оптимизации работы горных комбайнов. Разработанная модель нагруженности приводной системы машины повысит производительность и снизит риск аварийных ситуаций при работе неполным сечением выработки.