Горно-строительные машины: Основные виды и конструкции машин

 

 

 

 

Рисунок 2 – Проходческий комбайн бурового типа ПК-8М.        

 Малые скорости  вращения (до 10 об/мин), энергонасыщеный  привод (до 500 кВт) и устойчивое  за счет распора в стенки  выработки  положения комбайна обеспечивают разрушение высокопрочных пород. Погрузочные органы буровых комбайнов представляют кольцевые ковшовые грузчики, которыми отбитая масса с почвы выработки поднимается вверх и высыпается на центрально расположенный перегружатель. Ходовое оборудование комбайнов – гусеничное, либо распорно-шагающие устройства в виде распорных и подающих гидродомкратов.

Буровые комбайны сложнее  стреловидных, тяжелее (масса до 130 т) и дороже, поэтому они целесообразны при проведении чисто породных выработок протяженностью не менее 800-1000 м. Конструкции, разработанные в СНГ: ПК-8, КРТ, а также комбайны Копейского машзавода для выработок по калийным солям: Урал-20А, Урал-10А, Урал-61, Урал-20Р. Последние снабжены рабочими органами в виде двух объемно-планетарных буров в сочетании с бермовыми фрезами и оконтуривающими верхнюю и нижнюю части выработки резцовыми барабанами. Наиболее энергоемким является комбайн КРТ с роторно-торовым органом, установленной мощностью в 550 кВт для пород с ¦£ 10. Комбайн оснащен  с тангенциальными дисковыми шарошками, тремя погрузочными ковшами и работает в выработках до ±10°.

Комбайны "Урал-10КСА" и Урал-20КСА" могут проходить выработки с площадью поперечных сечений соответственно 8,3; 9,4; 10,5 м2 и 15,3; 17,9 и 20,2 м2.

Комбайн "Урал-10КСА" имеет: планетарный исполнительный орган, обрабатывающий забой двумя  парами режущих дисков с забурниками; верхнее отбойное устройство, оформляющее кровлю выработки; бермовые фрезы со шнеками, служащие для выравнивания почвы, подрезки боков выработки и передачи горной массы скребковому конвейеру. Хвостовая часть конвейера выполнена подъемно-поворотной, что позволяет производить погрузку горной массы в различные поставочные средства. Комбайн имеет гусеничный ход с гидромеханическим приводом каждой гусеницы, обеспечивающим плавное регулирование скорости подачи и перемещения комбайна со скоростью до 120 м/ч.

Комбайн оборудован электрической  и гидравлической системами, а также  системой пылеподавления, бурильной  установкой для бурения шпуров под  анкерное крепление, насосной станцией, системой смазки и заправки редукторов и системой управления, обеспечивающей работу комбайна в режимах ручного и автоматического управления. Суммарная установленная мощность электродвигателей — 422,8 кВт. Масса комбайна 63 т.

Комбайн "Урал-20КСА" имеет те же функциональные органы и системы, что и комбайн "Урал-10КСА".

В отличие от комбайна "Урал-10КСА", в комбайне "Урал-20КСА" - два двигателя переносного движения исполнительного органа. Два приводных блока имеет и скребковый конвейер. В то же время привод гусениц групповой — от одного гидромотора.

Мощность привода исполнительного  органа отбойного и бермовых органов составляет 444 кВт, общая установленная мощность двигателей — 532,8 кВт. Масса комбайна до 82 т. На комбайне "Урал 20КСА" установлена кабина машиниста с автономной вентиляцией. В кабине размещены электрический и гидравлический пульты управления комбайном.

Принципиальная схема  исполнительного органа комбайна "Урал-20КСА" приведена на рис. 3.8, б.

Каждый планетарно-дисковый исполнительный орган комбайна "Урал-20КСА" кроме двух дисков 3 с осями вращения, параллельными поверхности забоя, имеет по два плоских диска 2 (с осями вращения, перпендикулярными к поверхности забоя), образующих планетарный забурник.

Планетарные исполнительные органы имеют, по сравнению с другими, более сложную трансмиссию привода. Но благодаря планетарному движению рабочего инструмента возможна обработка значительных поверхностей забоя относительно небольшим количеством инструмента. Это позволяет повысить эффективность процесса разрушения пород забоя за счет передачи на каждый резец большей мощности.

Для получения выработок  арочной и овальноарочной формы  поперечного сечения комбайны имеют  бермовые органы с боковыми дисковыми  фрезами 4 и шнеками 5. Шнеки транспортируют отбитую горную массу к центру комбайна, где расположен скребковый конвейер — перегружатель б. Для оформления кровли выработки исполнительный орган комбайна "Урал-20КСА" имеет верхний отбойный барабан, который с помощью гидроцилиндров может подниматься и опускаться, что обеспечивает необходимый типоразмер выработки. Зона работы исполнительного органа закрыта щитом 7.

Неудобством обслуживания роторных и планетарных исполнительных органов бурового действия является необходимость отгона комбайнов  от забоя при замене резцов и осмотрах.

Для проведения выработок  в породах с коэффициентом  крепости F = 6-10 разработан и принят в серийное производство комбайн  бурового действия KPT. Сечение выработки в проходке составляет 19 м2, угол наклона ±10°. Породный забой разрушается в два приема торовым забурником с дисковыми тангенциальными шарошками и коническим расширителем. На комбайне предусмотрены две бермовые фрезы, придающие выработке арочную форму. Орган перемещения комбайна — гидравлический распорно-шагающий. Направленное движение комбайна осуществляется лазерным указателем курса. На комбайне установлен манипулятор для предварительного монтажа и установки комплектов крепи и предусмотрены средства технической диагностики основных узлов комбайна. Масса комбайна 130 т.

К достоинствам буровых комбайнов следует отнести высокую энерговооруженность, что позволяет им работать по породам различной крепости, высокую производительность, отсутствие специальных  погрузочных устройств. Недостатки: сложность конструкции, невозможность селективной выемки и крепления выработки у забоя, трудность доступа к забою при замене инструмента.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Погрузочные машины

 

Одной из трудоемких операций при проведении горных выработок  является погрузка горной породы, средством  механизации которой служат погрузочные машины.

По принципу действия рабочего органа они делятся на машины  цикличного и непрерывного действия с нижним, верхним, боковым захватом на колесном и гусеничном ходу.

Различным горно-техническим  условиям проведения горизонтальных и наклонных  подготовительных выработок наиболее полно отвечает три типа  погрузочных машин:

1. Ковшовые цикличного действия с прямой и боковой погрузкой (МПП-3, НК-1, ПКШ Криворожского завода, МПК-1600 Новогорловского завода, МПК-3 Копейского завода) (машины серии 00л1-1400 «Торо» серии 990, 973 «Катерпиллар

2. Ковшовые цикличного действия ступенчатой погрузки (1ППН-5, ППМ4Э),

3.  Машины непрерывного действия с исполнительным органом в виде нагребающих лап (1ПНБ-2, 2ПНБ-2 Копейского завода, ПНБ3Д2М, ПНБ-4Д Ясногорского завода).

Погрузочные машины непрерывного действия

Погрузочные машины обеспечивают захват разрыхленной горной массы рабочим  органом, ее подъем: на определенную высоту и перегрузку в транспортные средства, а также транспортирование насыпного груза на некоторое расстояние. На угольных и рудных шахтах погрузочные машины предназначены для механизации процесса погрузки отделенной от массива буровзрывным способом горной массы в транспортные средства при проведении подземных подготовительных выработок, а также при очистных работах при камерно-столбовой системе разработки руд.

По принципу работы погрузочные  машины могут быть периодического действия с ковшовым погрузочным органом и непрерывного действия с нагребающими лапами. По способу захвата отделенной от массива горной массы выпускаемые в настоящее время машины бывают нижнего или бокового захвата, а по способу передачи груза на транспортное средство — с прямой задней и боковой погрузкой (ковшовые машины) и со ступенчатой задней погрузкой (ковшовые машины и машины с нагребающими лапами и ленточным или скребковым конвейером для подачи горной массы от нагребающих лап в транспортное средство).

Наиболее удобными в  работе  и более производительными являются погрузочные машины непрерывного действия с боковым захватом. Исполнительный орган этих машин  выполняется в виде парных нагребающих лап (2ПНБ2Б Копейского завода), скребковых баров, рифленых дисков. Большее применение нашли машины с нагребающими лапами, т.к. они эффективнее и производительнее. Машины, как правило, имеют гусеничный ход, что позволяет создавать высокие напорные усилия и обеспечивает неограниченный фронт погрузки.

Машины с нагребающими лапами выпускаются двух основных типоразмеров - ШНБ (1ПНБ2, 1ПНБ2У, 1ПНБ2Д) и 2ПНБ (2ПНБ2, 2ПНБ2У).

Машины первого типоразмера  предназначены для погрузки на транспортные средства отделенной горной массы с  коэффициентом крепости F < 6 и размером кусков не более 400 мм, а второго типоразмера — горной массы с F< 12 и крупностью кусков до 500 мм.

Машины 1ПНБ2, 1ПНБ2Д (с  дистанционным управлением) и 2ПНБ2 грузят горную массу в вагонетки, на конвейер и другие транспортные средства при проведении горизонтальных и наклонных (до 10°) выработок. В исполнениях 1ПНБ2У и 2ПНБ2У машины выпускаются в комплекте с предохранительными лебедками и используются при проведении наклонных по падению с углом до 18° выработок.

Погрузочная машина 2ПНБ2 (рис. 3.3) состоит из следующих основных элементов: рабочего органа (нагребающих  лап) 1 со столом питателя 14, ходового оборудования 7, конвейера 17, электрооборудования 20, гидросистемы 4, рукояток управления 3 и орошения 21.

Нагребающая часть состоит  из рамы 12, редукторов лап 13, промежуточных  редукторов 2, лап с кулисами 1 и  двигателей 11.

Ходовая часть имеет  редуктор с электродвигателем, раму 8, балансиры 9 и гусеничные цепи 10. Скребковый конвейер выполнен в виде соединенных шарнирно поворотного стола 75, промежуточной 5 и хвостовой 6 секций, что позволяет устанавливать разгрузочный конец стрелы конвейера в необходимое положение по отношению к транспортным средствам.

Привод конвейера состоит  из редуктора 16 и приводной головки 19, соединенных между собой шарнирным телескопическим валом 18.

Нагребающая часть машины — основной рабочий орган, производящий погрузку горной массы на скребковый конвейер и состоящий из рамы, на которой монтируют промежуточный редуктор, редукторы правой и левой 8 лап с кулисами 3, 7 и электродвигатель 9. Рама нагребающей части сварной конструкции состоит из рабочего носка 5, правого 4 и левого 6 крыльев, крышки 12, правого 11 и левого 2 бортов. Для увеличения износостойкости кромки лап наплавлены твердым сплавом.

Парные нагребающие рычаги-лапы - представляют собой плоский шарнирный четырехзвенник. Корпус лапы 4 связан в средней части с диском 2 через шарнир 3, а в хвостовой — с опорным шарниром 7 и через короткий качатель 6 — с подвижным шарниром 5. При вращении ведущих дисков лапы совершают сложные нагребающие движения по плоскости приемной плиты /. Наконечники нагребающих лап внедряются в нижнюю часть навала породы, отделяют от него некоторый объем и нагребают его по плоскости приемной плиты к конвейеру 8.

Во время работы машина подается вперед и внедряется наклонной плит ой в погружаемый материал. Нагребающие лапы при своем движении захватывают и перемещают погружаемый материал по наклонному полку на конвейер, который перегружает его или в  вагонетку, или на доставочный конвейер. Преимуществом этих машин является  надежность и производительность, недостатком – износ узлов механизма нагребающих лап. В связи  с чем  в конструкциях машин ПНБ-4Д и ПНБ-3Д2М предусмотрены мембранные уплотнения подшипниковых узлов нагребающих лап, а также гидравлическая система натяжения скребковой цепи, что позволило уменьшить износ узлов лап и износ цепи и звездочек конвейера. Технические данные машин 2ПНБ2: техническая производительность при уклоне 0-10° до 2,5 м³/мин, суммарная мощность двигателей до 78 кВт, скорость передвижения – не более 0,15 м/сек, ширина захвата лап – до2000 мм.

Ходовая часть машины — гусеничная, она состоит из рамы, редуктора и электродвигателя, балансиров, натяжных устройств и гусеничных цепей. Мощность электродвигателя-привода гусеничного хода составляет 11 кВт. Рабочая скорость машины 9,9 м/мин, маневровая — 17,9 м/мин. Удельное давление на грунт 6∙10в4 Па. Погрузочная машина 2ПНБ-2 предназначена для механизированной погрузки горной массы в вагонетки, на конвейер и другие транспортные средства при проведении горизонтальных, наклонных (до 6°) горных выработок сечением в свету 6,2 м2 и более по породам с f≤10. Погрузочная машина 2ПНБ-2 по конструкции в основном аналогична машине 1ПНБ-2 и отличается от нее большей прочностью, габаритными размерами и мощностью. Внесен ряд конструктивных изменений, например, скребковый конвейер имеет свой привод и состоит из поворотного стола, промежуточной рамы, приводной секции, скребковой цепи, которая движется со скоростью 0,97 м/с; мощность электродвигателя 15 кВт. 
Погрузочная машина 1ПНБ-2 разработана для горизонтальных и наклонных (до 8°) горных выработок с минимальным сечением в свету 6,4 м2 для погрузки породы кусковатостью не более 400 мм. Отличительная особенность погрузочной машины 1ПНБ-2 — наличие бескабельной инфракрасной системы управления УЗМ. Погрузочная машина 1ПНБ-2 состоит из рабочего органа с парными нагребающими лапами, скребкового конвейера и ходовой части, электро- и гидрооборудования. Электрооборудование — из станции управления, фотоприемников и переносного пульта с аккумуляторными батареями и излучающими фотодиодами; гидрооборудование — из электрозолотников, гидрокоммуникаций и насоса Н-400. В случае исчезновения канала управления подается звуковой сигнал. Если канал управления не восстанавливается, то через 3—5 с машина останавливается. Применение забойных машин, оснащенных устройством УЗМ, повышает безопасность и улучшает условия труда машиниста.