20

УДК 622.33.002.5(075)

_-V

ЯцкнхВ. Г., Спектор Л. А., Кучерявый А. Г. Горные машины и комплексы. Под ред В. Г. Яцкнх, Учебник для техникумов. 5-е изд., нерераб. и доп., М., Недра, Щ. 400 с.

РассмотршИ современные средства комплексной механизации очистных и подготовительна работ при подземной разработке угольных месторождений, а также вопросы гидромеханизации добычи угля и ремонт горно-шахтного обо­рудования.

Приведены назначение, устройство, область применения и эксплуатация бу­рильных машин, врубовых и врубово-навалочных машин, комбайнов и комплек­сов, струговых установок, закладочных машин и машин для гидромеханизации добычи.

Пятое издание (4-е изд. — 1974 г.) существенно переработано и дополнено описанием новых машин.

Для учащихся горных техникумов по специальностям «Горная электроме­ханика» и «Подземная разработка угольных месторождений».

Табл. 10, ил. 222, список лит. — 27 назв.

Рецензент— проф. д-р техн. наук В. Н. Гетопанов (МГИ)

[Проверь ^1да1.~» I '_0Н0 ,„_1Л, 1

—'" 1 дни I

1 "»

2 5С1 020 000—281 " 043/01) 84— ²*^— © Издательство «Недра», 1984

ВВЕДЕНИЕ

Претворяя в жизнь решения XXVI съезда партии и декабрь­ского (1983 г.) Пленума ЦК КПСС, в стране принимаются меры по обеспечению дальнейшего роста эффективности экономики, ускорения научно-технического прогресса, более полного исполь­зования производственного потенциала, сверхпланового повыше­ния производительности труда и снижения себестоимости продук­ции.

Коммунистическая партия и Советское правительство прояв­ляют постоянную заботу о дальнейшем развитии угольной про­мышленности страны на базе научно-технического прогресса, но­вой техники и прогрессивной технологии, о повышении техники безопасности и производственной санитарии, об улучшении жилищ­ных и культурно-бытовых условий шахтеров, о совершенетвова-нииГоплаты их труда.

Ускоряются разработка и освоение серийного производства высокопроизводительных комплексов оборудования для выемки угля в сложных горно-геологических условиях и проведения под­готовительных выработок. Начато внедрение автоматизированных комплексов и агрегатов, которые позволяют решить важную со­циальную проблему — вывод людей из очистных забоев.

Продолжаются техническое перевооружение шахт и развитие открытого способа добычи угля. Широкое развитие получает до­быча угля открытым способом, главным образом в восточных бас­сейнах страны при разработке мощных пластов. Свыше 40 % всего угля в стране добывается открытым способом. Производи­тельность труда здесь в 4—6 раз выше, чем при подземном способе, а условия труда более благоприятны.

В нашей стране создана мощная машиностроительная промыш­ленность, выпускающая горно-шахтное оборудование. Широкое применение получили очистные комплексы и агрегаты, автомати­зирующие все процессы в очистном забое: выемку,'погрузку и до­ставку угля, крепление и управление горным давлением.

Горные машины и комплексы g маркой «Сделано в СССР» применяются во многих странах мира. СССР — родина первого в мире угледобывающего комбайна для длинных очистных забоев и многих других горных машин.

Надежная высокопроизводительная работа горных машин и комплексов может быть обеспечена только при хорошем знании -их назначения, устройства, принципа действия, условий их ра­ционального применения, правил технической эксплуатации и техники безопасности.

Авторы выражают искреннюю благодарность рецензенту проф. д-ру техн. наук В. Н. Гетопанову за полезные советы и замечания, способствовавшие улучшению содержания книги.

1* 3

Раздел первый

ОТБОЙНЫЕ МОЛОТКИ И БУРИЛЬНЫЕ МАШИНЫ

Глава 1

ОТБОЙНЫЕ МОЛОТКИ

§ 1. Назначение, область применения, устройство

Отбойные молотки относятся к ручным горным машинам удар­ного действия. Они предназначены для отбойки угля и некоторых других полезных ископаемых, а также для разрушения твердого грунта, асфальтовых покрытий, кирпичных и каменных кла­док и т. п.

По роду применяемой энергии отбойные молотки разделяются на пневматические, электрические и гидравлические. Наибольшее применение получили пневматические отбойные молотки. В уголь­ной промышленности они используются главным образом при раз­работке тонких крутых пластов со сложными горно-геологическими условиями, в которых невозможно применять другие более эф­фективные средства механизации — комбайны и струги.

Техническая характеристика пневматических отбойных мо­лотков Томского электромеханического завода им. В. Вахрушева приведена ниже. Номинальное давление сжатого воздуха принято 0,5 МПа; удельный расход свободного воздуха 1,1 м³/мин.

Техническая характеристика отбойных молотков

МО-5ПМ МО-6ПМ МО-7ПМ

Энергия единичного удара, Дж .... 30 36 42

Частота ударов в минуту 1500 1300 1100

Длина (без пики), мм 540 580 630

Масса, кг 7,5 8,5 9,0

Пневматический отбойный молоток (рис. 1.1) представляет собой поршневую машину ударного действия. Молоток М06ПМ (М05ПМ, М07ПМ) состоит из воздухораспределительного и удар­ного механизма и рукоятки g собранным в ней пусковым уст­ройством. Рабочий инструмент — пика 18 входит своим ци­линдрическим хвостовиком в буксу 16 и удерживается концевой пружиной 17, навинчиваемой на ствол молотка.

Ударный механизм состоит из ствола 13 g запрес­сованной в нем перемычкой 15, а также буксы 16 и ударника-поршня 14. Ударник под действием сжатого воздуха, который по­переменно подается при помощи воздухораспределительного меха­низма в переднюю полость А цилиндра или заднюю Б, совершает рабочий и обратный ход. В конце арбочего хода ударник наносит удар по хвостовику пики, преобразуя тем самым энергию сжатого гюздуха в механическую работу двигающегося ударника.

4

Рис. 1.1. Пневматический отбойный молоток М06ПМ (М05ПМ, М07ПМ)

Воздухораспределительный механизм предназначен для попеременной подачи сжатого воздуха в перед­нюю или заднюю полость цилиндра и для выпуска отработанного воздуха в атмосферу. Он расположен в конце ствола в промежуточ­ном звене 6 и состоит из клапанной коробки 8, кольцевого клапана 9 и седла 10 клапана. Для предотвращения смещения седла клапана относительно ствола предусмотрены штифты 11. Во избежание самооткручивания резьбового соединения ствола и промежуточ­ного звена установлен фиксатор 19, который удерживается от вы­падания стопорным кольцом 12. Кольцо имеет отверстие для от­вода отработанного воздуха, поступающего к нему из цилиндра молотка через продольные каналы и выхлопные отверстия в стволе. Тарельчатая пружина 7 служит для прижатия воздухораспреде­лительного узла к торцу ствола.

Пусковое устройство состоит из рукоятки /, вставки 2, пружины 3, вентиля 4, заглушки 20, кольца 24, рези­нового амортизатора 25, штуцера 5 с пружинной шайбой 23, ко­торая предотвращает его самоотвинчивание. Сжатый воздух из пневмолинии подводится к молотку по гибкому рукаву длиной не более 12 м с внутренним диаметром 16 мм, который присоеди­няется к штуцеру посредством ниппеля 21 и накидной гайки 22.

При нажатии на рукоятку пружина 3 сжимается и перемещает вентиль вправо, вследствие чего открывается отверстие в кольце­вую камеру клапанного воздухораспределения. При этом посред­ством клапана, ударника и каналов сжатый воздух подается по­очередно в камеры цилиндра прямого и обратного ходов ударника, в результате чего последний совершает возвратно-поступательные движения. При снятии усилия с рукоятки пружина 3, разжи­маясь, перемещает вентиль влево и закрывает отверстие в проме­жуточном звене. Сжатый воздух в молоток не поступает.

Снижение вибрации в отбойных молотках достигнуто за счет: снижения массы ударника и уменьшения его диаметра; наличия резинового амортизатора, который отделяет рукоятку молотка от остальных его деталей; наличия дополнительной камеры в конце

5

о братного хода ударника, в которой проис­ходит сжатие воздуха, действующего подобно буферу.

Принцип работы воздухораспредели­тельного механизма отбойного молотка по­казан на рис. 1.2. Здесь отбойный молоток условно разделен на две части: справа по­казано начало рабочего хода, слева — нача­ло обратного хода. За счет того, что внут­ренний диаметр кольцевого клапана 1 пре­вышает наружный диаметр седла 3, клапан может смещаться эксцентрично относительно клапанной коробки и седла вправо или влево, открывая отверстие а или б.

В начале рабочего хода ударник 2 нахо­дится в верхнем положении, а клапан сме­щен вправо. При нажатии на рукоятку от­бойного молотка открывается впускной вен­ тиль и сжатый воздух поступаете кольцевую Рис. 1.2. Схема возду- камеру воздухораспределительного механиз-хораспределения при ма и далее через отверстие а в верхнюю работе пневматическо- полость ствола А. Под действием сжатого го отбойного молотка _{воздуха ударник начинает} перемещаться

вниз, вытесняя воздух в атмосферу из ниж­ней полости ствола Б через выхлопные отверстия в. Перемещаясь далее вниз, ударник перекроет выхлопные отверстия и начнет сжимать оставшийся воздух в полости Б, канале Г и отверстии б. Перемещаясь еще далее вниз, ударник откроет своей верхней кромкой выхлопные отверстия и нанесет удар по хвостовику пики. Так как полость А сообщается теперь с атмосферой, то в момент удара- давление воздуха в полости Б, канале Г и отверстии Сбу­дет больше, чем в полости Л, клапанной коробке и отверстии седла а. За счет этой разницы кольцевой клапан перебросится влево.

В начале обратного хода (рис. 1.2, левая часть) ударник нахо­дится в крайнем нижнем положении, а кольцевой клапан смещен влево. В этом положении отверстие а будет им закрыто, а отвер­стие- б открыто. Сжатый воздух из кольцевой полости В через от­верстие б и канал Г поступит в нижнюю полость ствола Б Вслед­ствие этого ударник начнет перемещаться вверх и перекроет вы­хлопные отверстия в. При этом ударник будет сжимать отсеченный воздух в полости А и отверстий а. При дальнейшем перемещении вверх ударник откроет своей нижней кромкой отверстия в Через них начнут сообщаться с атмосферой полость ствола Б, канал Г и отверстие б. Когда давление воздуха в отверстии а превысит давление воздуха в отверстии б, кольцевой клапан перебросится вправо, открыв путь сжатому воздуху в полость А. Начн-ется снова рабочий ход ударника.

6

§ t. Определение основных параметров

Отбойный молоток характеризуется следующими основными параметрами: энергией, частотой и мощностью ударов, расходом сжатого воздуха и производительностью.

Энергия удара А_ь (Дж)-определяется из выражения

4_y = P_crSL, (1.1)

где />_ср — среднее давление сжатого воздуха за время рабочего хода ударника, МПа, определяется из индикаторной диаграммы, на которой изображена зависимость давления воздуха отяричины хода ударника; S — полезная площадь ударника, м²; X — ход ударника от крайнего заднего положения до момента открывания выхлопных окон, м.

Частота ударов п (ударов/мин) отбойного мологка

^П~ к V GL *

где g = 9,81 м/с² — ускорение свободного падения; к — коэффи­циент, учитывающий влияние характеристик индикаторной диа­граммы задней полости молотка,

<г = 1,3-7-1,5 — отношение продолжительности обратного хода ударника к продолжительности его рабочего хода; у = 0,6-7-0,7 — коэффициент, учитывающий уменьшение давления вследствие уте­чек воздуха,

Р_К — давление над ударником в момент, предшествующий откры­ванию выхлопного отверстия, МПа; Р₀— давление сжатого воз­духа в сети, МПа;

К » IIL,

I — путь, проходимый ударником от начала открывания выхлоп­ного отверстия до момента удара по хвостовику пики, м; G — масса ударника, кг.

Величины Р_К, у, К устанавливаются на основании эксперимен­тальных данных, при которых отбойные молотки работают до­статочно экономично, устойчиво и четко.

Мощность удара Ы_УЛ (Вт) отбойного мологка,

ЛГ_уд = А_уп.

С учетом того, что часть энергии теряется при ударе, мощность на конце пики составит N_a = \\М_уп, где г\ = 0,35-7-0,6 — к. п. д. отбойного молотка.

7

Расход сжатого воздуха Q (м³/мин) при работе отбойного мо­лотка,

Q = (<7i + Яг) л»

где q_x — расход, воздуха при рабочем ходе ударника за один удар, м³; <7г — расход воздуха при холостом ходе, м³;

<7i = ^PcpSL;

&i — 0.7; &г = 0>5 — коэффициенты, учитывающие потери воз­духа соответственно при рабочем и холостом ходе ударника.

Расход сжатого воздуха пропорционален его давлению, диа­метру и ходу ударника.

Производительность отбойного молотка зависит от многих фак­торов: горно-геологических — крепости угля, кливажа, мощно­сти пласта, состояния боковых пород; вида забоя — производи­тельность отбойного молотка при работе в кутке в 2—3 раза мень­ше, чем в уступе; конструктивных и режимных параметров мо­лотка; квалификации забойщика. Особенно большое значение имеет поддержание в сети номинального давления сжатого воз­духа: при повышении давления сжатого воздуха до рабочего (0,5 МПа) возрастают частота ударов, мощность и производитель­ность отбойного молотка.