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.

Рис. 1. Погрузочная машина цикличного действия ППН-1с с ковшом на перекатывающейся рукояти 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.

Все погрузочные машины с нагребающими лапами имеют гусеничное ходовое оборудование, электрический привод и идентичную компоновку.

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.

Буропогрузочные машины 1ПНБ2Б и 1ПНБ2Бс выполнены на базе погрузочной машины 1ПНБ2 и дополнительно оснащены бурильным оборудованием для бурения шпуров при буровзрывном способе проведения выработок.

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.

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

6. Килячков А. П. Технология горного производства. М., Недра, 2002.

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

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

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

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

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

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

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

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