Горные погрузочные машины

Горные погрузочные машины

Реферат

Горные погрузочные машины

1.       Классификация погрузочных машин

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. Машины периодического действия работают по принципу захвата горной массы периодически, т.е. через определенные интервалы времени и машинист управляет каждым циклом захвата. У машин непрерывного действия захват горной массы осуществляется через более короткие интервалы времени, машина после пуска работает в автоматическом режиме и машинист не управляет захватом каждой порции груза.

В погрузочных машинах периодического действия применяют в основном ковшовый исполнительный орган, реже грейферный и гребковый, а в машинах непрерывного действия - парные нагребающие лапы для кусковатой горной массы, барабанно-лопастной рабочий орган для липких горных пород. Ранее в конструкциях погрузочных машин непрерывного действия применялись исполнительные органы гребково-роторные, ковшово-элеваторные с нагребающими цепными барами и рифлеными дисками.

По способу захвата отделенной от массива горной массы выпускаемые в настоящее время машины бывают нижнего или бокового захвата. По способу захвата горной массы различают погрузочные машины с нижним захватом - в основном почти все типы ковшовых погрузочных машин; верхним захватом - некоторые типы ковшовых машин, машин с нагребающими лапами и гребковым рабочим органом; боковым захватом - погрузочные машины с парными нагребающими лапами.

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), когда горная масса перегружается на передаточный конвейер, расположенный на самой погрузочной машине.

По способу разгрузки ковшовые погрузочные машины разделяют на три типа: с задней, боковой и фронтальной разгрузкой ковша.

Привод погрузочных машин обычно пневматический или электрический с питанием по шлангу или кабелю, а механизм перемещения - колесно-рельсовый или гусеничный, реже пневмошинный.

Отечественные ковшовые погрузочные машины имеют колесно-рельсовый механизм передвижения, реже - гусеничный. Некоторые типы зарубежных погрузочных машин имеют пневмошинный механизм передвижения. Недостаток колесно-рельсового механизма передвижения - малая маневренность, необходимость настилки рельсового пути, относительно невысокое противодействие при внедрении ковша в горную массу ввиду небольшой величины коэффициента сцепления колес тележки с рельсами. В отличие от колесно-рельсового гусеничный механизм передвижения обеспечивает хорошую маневренность, высокий коэффициент сцепления с почвой выработки, но является более сложным и значительно увеличивает массу погрузочной машины.

Пневмошинный механизм передвижения обеспечивает высокую маневренность, проходимость, высокую амортизирующую способность, что значительно увеличивает срок службы машины, большую скорость передвижения. Недостатки данного механизма передвижения - небольшой срок службы шин, значительные удельные давления на грунт по сравнению с гусеничным механизмом.

Преимущества ковшовых погрузочных машин - погрузка породы практически любой крепости, высокая надежность и долговечность. Недостатки - ограниченный фронт погрузки у машин с колесно-рельсовым механизмом перемещения, что требует зачистки почвы у стенок выработки, периодический режим работы и в связи с этим относительно невысокая производительность; невозможность разгрузки горной массы на конвейер, расположенный на почве выработки, машинами с задней разгрузкой ковша.

Преимуществами погрузочных машин непрерывного действия по сравнению с машинами периодического действия являются, более высокая производительность и маневренность, недостатками - более сложная и дорогая конструкция, меньшая надежность при погрузке крупнокусковой абразивной горной массы.

2.       Виды погрузочных машин

Принцип работы погрузочной машины периодического действия заключается в следующем: машину с прицепленной к ней вагонеткой и опущенным ковшом по рельсовым путям подгоняют к штабелю разрыхленной горной массы. При соприкосновении ковша со штабелем механизм передвижения создает напорное усилие внедрения ковша. После его заполнения включают механизм подъема и горная масса разгружается в вагонетку, затем механизм подъема переключают на обратное вращение и рабочий орган под действием силы тяжести опускается в исходное положение, после чего цикл работы машин повторяется.

В погрузочных машинах непрерывного действия рабочий оран - нагребающие лапы - захватывает горную массу отдельными порциями и проталкивает ее на конвейер, установленный на погрузочной машине.

Погрузочные машины периодического действия. Ковшовые погрузочные машины периодического действия могут быть машинами прямой и ступенчатой погрузки. Они широко применяются при проведении выработок и имеют достаточно большое число типоразмеров. В ковшовых погрузочных машинах ковш может быть закреплен на пе-рекатывающейся рукояти или на шарнирной стреле.

К преимуществам погрузочных машин с ковшом на перекатывающейся рукояти относятся маневренность и компактность, к недостаткам - большая высота подъема ковша при его разгрузке. Отечественная промышленность выпускает погрузочные машины на перекатывающейся рукояти ППН-lc, ППН-2г, ППН-3с с вместимостью ковша соответственно 0,2; 0,32 и 0,5 м³.

Погрузочная машина ППН-lc (рис. 1) прямой погрузки, пневматическая, на колесном ходу, состоит из ковшового погрузочного органа 1 с рукоятью 4; ходовой тележки 7 с лебедкой для подъема ковша, установленный в корпусе машины 3; поворотной платформы 6; двух пневматических двигателей 2 и пульта управления 5. Машина предназначена для погрузки в вагонетки разрушенной и разрыхленной взрывом горной породы (сухой и влажной) с крупностью кусков до 300 мм. Машина производит погрузку с рельсового пути. Привод машины осуществляется двумя пневматическими двигателями мощностью 9 кВт каждый.

Пневматическая погрузочная машина ППН-3 по компоновке и принципу действия аналогична машине ППН-lc, но отличается большими вместимостью ковша, мощностью привода и фронтом погрузки.

Погрузочная машина ППН2г выпускается на гусеничном ходу и имеет индивидуальный привод гусениц. Благодаря этому возможны повороты машины вокруг точки вращения, а следовательно, и внедрение ковша в породу в различных направлениях без отхода назад. Машина может грузить куски разрыхленной горной массы крупностью до 400 мм.

К ковшовым погрузочным машинам с креплением на шарнирной стреле относятся машины 1ППН5, 1ППН5-П (с пневмоприводом) и ППМ4У. Это машины периодического действия, разгрузка ковша назад, погрузка ступенчатая.

Машины 1ППН5 и 1ППН5-П используются при проведении горизонтальных выработок с коэффициентом крепости пород f < 16. При проведении выработок с углом наклона до 18° применяется машина ППМ4У, которая оборудована дополнительно грузовым тормозом, подвесным (канатным) и стопорным устройствами.

Исполнительный орган указанных машин состоит из ковша, стрелы, ковшовых цепей, амортизационных цепей и пружин.

Рис. 2. Машина погрузочная 1ППН5П

За рубежом и в России применяются ковшовые погрузочные машины с боковой разгрузкой ковша, которые обеспечивают сокращение продолжительности рабочего цикла за счет уменьшения длины пути ковша, возможность работы машины в сочетании с конвейерным и рельсовым транспортом.

В России выпускается погрузочная машина с боковой разгрузкой ковша МПКЗ. Она применяется при проведении горизонтальных и наклонных (с углом ±10°) горных выработок в породах с коэффициентом крепости f < 16, сечением в свету не менее: 14,4 м² при погрузке в вагонетки; 10,3 м² при погрузке на ленточный конвейер и 6,4 м² при погрузке на скребковый конвейер.

Машина МПКЗ (рис. 3) состоит из погрузочного органа (ковша), гусеничного механизма перемещения, гидросистемы, электрооборудования, системы орошения и насосной станции. Вместимость ковша машины не менее 1 м³, размеры погружаемых кусков - до 800 мм, техническая производительность - не менее 2,4 м³/ мин. Насосная станция - основная энергетическая система машины. Черпание, подъем и поворот ковша осуществляются гидроцилиндрами.

Рис. 3. Машина погрузочная МПКЗ

Погрузочные машины непрерывного действия - это машины с нагребающими лапами; преимущество их - более высокая производительность, чем у ковшовых машин, но вместе с этим они имеют более сложную конструкцию и более высокую стоимость.

Погрузочные машины с нагребающими лапами по массе и производительности подразделяются четырех основных типоразмеров: легкие - ПНБ-1; средние - ПНБ-2; тяжелые-ПНБ-3; особо тяжелые - ПНБ-4. Материал соответствующих деталей всех типов погрузочных машин типа ПНБ одинаковый.

Машины с нагребающими лапами имеют следующие модификации - 1ПНБ (1ПНБ2, 1ПНБ2У, 1ПНБ2Д), 2ПНБ (2ПНБ2, 2ПНБ2У), ПНБ-3 (ПНБ-3К, ПНБ-3Д2М) и ПНБ-4 (ПНБ-4Д).

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 третьего и четвертого типоразмера применяют для погрузки крупнокусковых грузов с f ≤ 16.

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.

Рис. 4. Погрузочная машина 2ПНБ2

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

Нагребающая часть состоит из рамы, редукторов лап, промежуточных редукторов, лап с кулисами и двигателей.

Кодовая часть имеет редуктор с электродвигателем, раму, балансиры и гусеничные цепи. Скребковый конвейер выполнен в виде соединенных шарнирно поворотного стола, промежуточной и хвостовой секций. Что позволяет устанавливать разгрузочный конец стрелы конвейера в необходимое положение по отношению к транспортным средствам.

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

Электрооборудование машины выполнено в рудничном взрыво-безопасном исполнении на напряжение 380 или 660 В.

На рудных шахтах преимущественно применяются погрузочные машины с нагребающими лапами - тяжелые типа ПНБ-3 и особо тяжелые ПНБ-4. У погрузочных машин тяжелого типа, используемых для погрузки крупнокусковой горной массы, заборно-погрузочная часть выполняется плавающей, носок питателя - пилообразным. Наконечники лап имеют обтекаемую форму, не перекрывающую траекторию движения и выходящую за носок питателя на 150 - 250 мм.

3.       Буропогрузочные машины

К буропогрузочным относятся погрузочные машины, на которые устанавливается навесное бурильное оборудование, и которые поочередно могут производить обуривание забоя и погрузку породы.

Использование комбинированных буропогрузочных машин сокращает число применяемых в проходческом забое машин и необходимость обмена в забоях подготовительных выработок бурильных установок и погрузочных машин.

Буропогрузочные машины классифицируются по типу базовых погрузочных машин; по типу навесного бурильного оборудования - съемное или несъемное; по числу манипуляторов и бурильных машин; по типу головки бурильной машины; по области применения - для слабых, средних и крепких пород; по роду энергии - электрические, пневматические, гидравлические.

Навесное оборудование состоит из бурильных машин, гидравлических манипуляторов, поворотных устройств, пультов управления - общего и манипуляторами.

Особенность конструкций манипуляторов буропогрузочных машин - синхронизация движений их складывания и поворота бурильной машины.

При сложенном манипуляторе бурильная машина располагается вдоль оси погрузочной машины.

Несъемным навесным бурильным оборудованием со складывающимися манипуляторами оснащаются в основном погрузочные машины непрерывного действия.

На ковшовых погрузочных машинах применяется обычно съемное навесное бурильное оборудование, устанавливаемое на время бурения шпуров.

Для проведения выработок в породах с коэффициентом крепости f< 8 применяют электрические бурильные машины вращательного действия, в породах с f = 8…16 и более - вращательно-ударные и ударно-вращательные бурильные машины.

Буропогрузочные машины имеют обычно один или два манипулятора и комплектуются одной, двумя и четырьмя бурильными машинами.

В России в настоящее время выпускаются буропогрузочные машины 1ПНБ2Б, 1ПНБ2Бс и 2ПНБ2Б, снабжены одним манипулятором.

Машина 1ПНБ2Бс является модификацией машины 1ПНБ2Б для сланцевых шахт и обеспечивает процесс фронтального и флангового бурения. Обе буропогрузочные машины оснащаются электрическими бурильными машинами вращательного действия.

Система пылеподавления при бурении шпуров машины 1ПНБ2Б предусматривает разводку промывочного шланга для осуществления промывки шпура, а в машине 1ПНБ2Бс в зоне бурения установлена форсунка для орошения устья шпура. Машины комплектуются насосом системы орошения.

Суммарная мощность двигателей буропогрузочных машин 1ПНБ2Б и 1ПНБ2Бс составляет соответственно 41 и 48,5 кВт:

Буропогрузочная машина 2ПНБ2Б выполнена на базе погрузочной машины 2ПНБ2 и предназначена для механизации процессов бурения шпуров и погрузки горной массы с размером кусков до 500 мм при проведении горизонтальных и наклонных (±8°) горных выработок.

Навесное бурильное оборудование включает в себя опорную часть, стрелу манипулятора, две сменные бурильные установки - электрическую вращательного действия (для пород с f = 6…8) и пневматическую вращательно-ударного действия (для пород с f = 8…12), пульт управления, гидроразводку, систему орошения.

Гидравлическая система навесного оборудования получает питание от насосной станции погрузочной машины. Сжатый воздух для пневматической бурильной машины подается из магистрального трубопровода, проложенного в выработке. При бурении шпуров пылеподавление осуществляется подачей воды через полую буровую штангу в шпур. Суммарная мощность двигателей буропогрузочной машины составляет 74,5 кВт.

Управление погрузочным органом машины - двустороннее, навесным оборудованием - одностороннее.

погрузочный горный транспортный

4.       Погрузочно-транспортные машины

По конструктивному исполнению погрузочно-транспортные машины делят на два типа:

с транспортным кузовом (типа ПТ); загружаемым ковшовым погрузочным органом, расположенным на самой машине;

с совмещением погрузочно-транспортным ковшом (типа ПД), самозагружающимся за одно или несколько черпаний и служащим для транспортирования горной массы.

Погрузочно-транспортная машина типа ПД состоит из исполнительной и приводной частей, шарнирно соединенных между собой, что обеспечивает возможность поворота машины под углом 30. На передней полураме самоходного шасси с пневмошинным механизмом перемещения смонтирован ковш со стрелой, на задней полураме - двигатель машины, трансмиссия, гидропривод погрузочного органа и механизма поворота машины, кабина машиниста.

В России выпускаются погрузочно-транспортные машины ПД2, ПД3, ПД5, ПД8, ПД12, ПТ4, ПТ6. В обозначениях машин типа ПД цифрами указана грузоподъемность ковша в тоннах, типа ПТ - грузоподъемность кузова.

Наиболее широкое распространение в качестве привода погрузочно-транспортных машин получил дизельный привод.

Машины типа ПД оснащаются дизельными двигателями мощностью от 66 до 200 кВт. Дизельные четырехтактные двигатели снабжены двухступенчатой газоочистительной системой с каталитическим и жидкостным нейтрализаторами.

Начат выпуск ковшовых погрузочно-транспортных машин с электроприводом, питание которого производится с помощью электрического кабеля, обеспечивающего плечо доставки до 200 м.

Машины типов ПД и ПТ используются на рудных шахтах. Машины типа ПТ имеют пневмопривод, все четыре пневмобалонных колеса машины являются ведущими. Ковш, закрепленный на шарнирной рукояти, поднимается цепью от лебедки. Кузов машины при разгрузке опрокидывается с помощью гидроцилиндра назад.

Литература

1.       Васильев М.В. Транспортные процессы и оборудование на карьерах. М., Недра, 2006.

.         Мельников.Н.В. Краткий справочник по открытым горным работам. М., Недра, 2001.

.         Малышева Н.А., Томаков П.И. и др. Разработка маломощных и сложных угольных пластов открытым способом. М., Недра, 2005.

.         Новожилов М.Г. Технология открытой разработки месторождений полезных ископаемых. М., Недра, 2001.

.         Ржевский В.В. Технология и комплексная механизация открытых горных работ. М., Недра, 2009.

.         Ржевский В.В. Открытые горные работы.-Ч. ЙЙ. Технология открытых горных работ. М., Недра, 2005.

.         Подэрни Р.Ю. Горные машины и комплексы для открытых работ. М., Недра, 2009.

.         Солод В.И., Зайков В.И. и др. Горные машины и автоматизированные комплексы. М., недра, 2003.

.         Хохряков В.С. Открытая разработка месторождений полезных ископаемых. М., Недра, 2005.