Вчені Пермського Політеху створили модель, що покращить ефективність роботи гірничого комбайна.

Дослідження опубліковане в журналі «Вісник вишів. Гірський журнал». Дослідження виконане в рамках програми стратегічного академічного лідерства «Пріоритет 2030».

В умовах складної геології часто трапляється так, що комбайн потрапляє в ситуацію, коли площа забою виявляється меншою площі поперечного перерізу виконавчого органа машини, тобто її різцевого інструмента. Це називається «робота неповним перерізом видобутку». Виходить, що деякі механізми періодично працюють «вхолосту», в результаті чого суттєво зростають динамічні навантаження на деталі комбайна.

Для визначення найбільш раціональних умов роботи механізмів на калійному родовищі вчені Пермського Політеху розробили модель навантаженості приводної системи комбайна в залежності від висоти забою. Політехніки враховували зону руйнування гірського масиву, сили та момент різання виконавчого органа машини.

«Під час роботи комбайна трапляється так, що частина виконавчого органа не взаємодіє з гірським масивом у зоні його руйнування. Урахування цієї області важливе для визначення кількості різців, які не беруть участі в відбійці руди. Це дозволяє досягти більшої точності розрахунків», – пояснює Геннадій Трифанов, завідувач кафедри гірської електромеханіки ПНІПУ, професор, доктор технічних наук.

Достовірність моделі політехніки підтвердили реальним експериментом – провели випробування високопродуктивного гірського комбайна «Урал-20Р», який займає домінуюче положення в розробці калійних руд в Росії.

Максимальне відхилення між значеннями теоретичної моделі та даними вимірювань становило 10 відсотків. Це можна пояснити реальними умовами експлуатації гірського комбайна, наприклад, неоднорідністю масиву калійної руди, через що її опір різанню може збільшуватися або зменшуватися в різний час.

Вчені Пермського Політеху також виявили залежність ефективності роботи комбайна від висоти підрізки пласта калійної руди.

«Ми враховували коливання навантаження, силу різання, питомі енергозатрати. Робота комбайна до 400 міліметрів висоти підрізки виявилася малоефективною, при цьому зона 400–1300 міліметрів показала високу рентабельність. Найдинамічно навантажений діапазон знаходиться в межах 1300-1900 міліметрів. Тому оптимальний діапазон висоти підрізки пласта – 400-1300 і 1900-2800 міліметрів», – розповідає Владислав Куоза, аспірант кафедри гірської електромеханіки ПНІПУ.

Дослідження вчених Пермського Політеху дозволяє оптимізувати роботу гірських комбайнів. Розроблена модель навантаженості приводної системи машини покращить продуктивність і знизить ризик аварійних ситуацій при роботі неповним перерізом видобутку.