Машина центробежного торкретирования мцт.

На принципе центробежного торкретирования конструкторами А.О. “Массагет” был разработан машина МЦТ. Машина центробежного торкретирования (МЦТ) предназначена для доставки (на расстояние менее 1 км), приготовления и нанесения жесткой бетонной смеси на поверхность горных выработок высотой до 6м при подземном способе разработки месторождений полезных ископаемых, а также при строительстве тоннелей и специальных сооружений с целью упрочнения при контурного слоя горных выработок.

Машина центробежного торкретирования обеспечивает механизацию крепления горных выработок жесткой затворенной бетонной смесью.

Применение машины МЦТ вместе существующих в настоящее время переносных установок и установок на рельсовом ходу обеспечить значительное повышение производительности труда при креплении выработок, повысит прочности крепи и позволяет механизировать процесс подготовки смеси и нанесения торкретбетона, а также дает экономию вяжущего материала и электроэнергий.

При разработке МЦТ учитывались указания по технологии возведения набрызгбетонных крепей при проведении горизонтальных горных выработок, ВНИИОМШС, (Харьков) и зарубежные оборудования для торкретирования горных выработок.

В состав машины МЦТ входят самоходные шасси, центробежный нагнетатель, бункер, питатель, смеситель-транспортер, пульт управления, контрольно-регулирующая и распределительная пневмо и гидроаппаратуры, электрооборудование (рис. 6)

Рисунок 6. Машина МЦТ

1-шасси; 2-нагнетатель; 3- бункер; 4- выдвижная рама; 5- поворотный механизм

Самоходные шасси на пневмоколесном ходу с дизельным приводом с двумя ведущими мостами, типа погрузочно-доставочных машин предназначено для монтажа на место ковша центробежного нагнетателя. В средней части размещена кабина водителя. Управление процессом торкретирования осуществляется с пульта, расположенного на шасси или выносного пульта.

Центробежный нагнетатель смонтирован на рукоять шасси и состоит из рабочего колеса, импеллера, шнекового питателя и планетарного редуктора приводным гидромотором (рис. 7).

Рисунок 7. Кинематическая схема МЦТ

1-корпус планетарного редуктора; 2,3,4- шестерни; 5- колесо планетарного редуктора; 6- шестерня; 7-колесо кожуха; 8,9,10,11-подшипники; 12- шнековый питатель; 13- вал рабочего колеса; 14- импеллер; 15- рабочее колесо.

Сверху центробежного нагнетателя установлен бункер с расположенным на дне смесителем транспортером шнекового типа, разгрузочное окно которого сообщается с приемным бункером нагнетателя. Бункер конструктивно выполнен с возможностью полной разгрузки смеси. Питатель расположен внутри нагнетателя и сообщает расход бункер с рабочим колесом посредством импеллера. Питатель и рабочее колесо имеет общий привод гидромотор с планетарным редуктором. При этом прямой вал от гидромотора передает вращательный момент рабочей колесе со скоростью равной частоте вращение вала гидромотора. А через планетарный редуктор замедленное вращение с увеличенным моментом вращения передается шнековому питателю.

Смеситель – транспортер располагается на дне бункера в виде двух встречно вращающиеся шнеков и питается также от общего привода нагнетателя через выходов планетарного редуктора и предназначен для предварительного перемешивания компонентов смеси, а также для транспортировки ее к шнековому питателю.

Пульт управления состоит из переключателей, распределителей и контрольно-измерительных приборов и предназначен для обеспечения выполнения технологических операций в требуемом цикле.

Для обеспечения работы всех механизмов и агрегатов в требуемой технологической последовательности служит контрольно-регулирующая и распределительная аппаратура, которая входит в разводку и отдельные блоки.

Электрооборудование включает в себя комплект агрегатов и разводку, обеспечивающих работу распределительной пневмо-гидроаппаратуры, а также освещение, габаритные задние огни.

Габариты машины:

-длина, мм 7600

-ширина, мм 1600

-высота, мм 1800

-масса, кг 12500

Машина обеспечивает:

-среднюю толщину наносимого слоя бетона не менее 150 мм на потолочине и 200 мм на вертикальной стене;

-отскок материала не более 10%;

-возможность регулирования удельного расхода струи путем регулирования частоты вращения рабочего колеса нагнетателя;

-торкретирование смесью подвижностью с осадкой конуса 1-3 см;

-санитарно-гигиенические показатели по шуму, пыли, вибрации в пределах установленных норм;

-минимум затрат времени на вспомогательные операции (загрузку, подготовку к работе и т.д.) 20%;

-работу машины на заполнителях крупностью до 20 мм;

-раздельную систему управления шасси и нагнетателя.

Машина может работать автономно от малостанций шасси. Для тупиковых забоев предусматривается силовой агрегат (автономная малостанция).

В машине предусмотрен автоматизированный поворот кожуха рабочего колеса в зависимости от размеров торкретируемой выработки.

В настоящее время изготовлен опытный образец рабочего органа (центробежного нагнетателя) и испытан на учебном полигоне КазНТУ им. К.И. Сатпаева. Результаты испытаний показали работоспособность конструкций и подтвердили основные расчетные параметры. Краткая техническая характеристика машины показана в таблице 7.

Необходимо средство для доводки, создания самоходной машины на базе ПДМ. Рассмотрение конструкции машин и комплексов, технического уровня и тенденций развития данного вида техники, а также опыт применения этих машин представляет интерес с точки зрения определения рациональной компоновки составных частей, установления общих габаритов машины, правильного выбора шасси и вспомогательного оборудования.

Основными направлениями в развитии машин и устройств по возведению набрызг-бетонной крепи являются повышение производительности, повышение уровня механизации и улучшение условий труда горнорабочих.

Качество набрызг-бетонной крепи зависит от нагнетающей силы, обеспечивающей нормальное налипание и минимальные потери готовой смеси, однородности состава смеси, оптимального соотношения ее компонентов и их гранулометрического состава.

Центробежный способ позволяет исключить все недостатки нанесения смеси сжатым воздухом и не только сохраняет параметры струи на выходе, но и улучшает их перед столкновением с препятствием. Кроме того, способ позволяет использовать жесткие бетоны с минимальным содержанием воды, обеспечивает возможность достижения высокой степени однородности смеси, применить электрический вид энергопитания и улучшить санитарно-гигиенические условия труда горнорабочих.

Машина новой поколении – МТЦ за счет использование центробежной силы для нанесения смеси (в место традиционного сжатого воздуха ) дает следующие эффекты:

-экономия электроэнергий примерно в два раза (за счет полного отказа от сжатого воздуха);

-экономия вяжущего в два раза (за счет интенсивного механического перемешивания и отсутствий излишки воды);

Таблица 7 – Краткая техническая характеристика станка

№	Наименование основного параметра и размера	Норма
1	Производительность , м3/ч	10,0
2	Грузоподъемность , т	4,0
3	Максимальная скорость движения по горизантальному пути, км/ ч	17,0
4	Радиус поворота, мм, не более: - Наружный	5670
	-Внутренний	3000
5	Дорожный просвет (клиренс), мм	300
6	Преодолеваемый уклон, градус	18
7	Вместимость бункера , м3	1,0
8	Максимальная крупность заполнителя, мм	20,0
9	Диаметр колеса, мм	500
10	Расстояние до торкретируемой поверхности, мм	1000
	Наибольшее	4000
11	Сектор нанесения смеси, градус	270
12	Толщина наносимого слоя за один цикл, мм, не менее На кровле	150
	На вертикальной стене	200
13	Тип привода : Хода	Дизельный
	Центробежной установки	Гидравлический
14	Габариты машины: - длина, мм	7600
	-ширина, мм	1600
	- высота, мм	1800
15	Масса, кг	12500

- За один проход можно нанести слой бетона на вертикальной поверхности до 200 мм , а на потолочине до 150 мм;

- производительность увеличивается в 2-3 раза по сравнению с торкретпушками;

-потери от отскока не более 10%, отскок можно использовать повторно.

-комплексная механизация процесса торкретирования;

-улучшение условий труда горнорабочего;

- возможности без опалубочного бетонирования.

Данная машина относиться к энергосберегающим оборудованиям и позволяет внедрить экологическую технологию возведения набрызг-бетонной крепи.

Принцип действия машины МЦТ

Машина работает следующим образом. В транспортном положении (рис. 6) высота машины не превышает 2,0 м. Перед началом работы машина загружается бетонном смесью из под погрузочно-доставочной машины (ПДМ) или из под бункера бетонно-заготовительного пункта (если расстояния не более 1 км). В зависимости от высоты выработки, нагнетатель 2 поднимают вверх или опускают вниз рукоятью шасси и устанавливают параллельно почве выработки посредством соответствующих гидроцилиндров. Расстояние от рабочего колоса до торкретируемой поверхности выбирается из расчета 1,0 – 1,5 м на 1000 оборотов/мин. частоты вращения рабочего колоса центробежного нагнетателя. В ходе работа нагнетатель 2 выдвигается относительно платформы шасси вдоль продольной 0 см на 500 мм, для чего в платформе предусмотрена направляющая, а на раме 4 нагнетателя установлены ролики. Выдвижение происходит при помощи гидроцилиндра, расположенного внутри платформы. Таким образом, машина МЦТ может нанести торкретбетон с одной остановки на 0,5 погонный метр выработки.

После фиксирования нагнетателя 2 в рабочем положений, включают привод ( гидромотор ГМ-1 рис. 7). При этом планетарный редуктор передает полому валу шнекового питателя 12 замедленное вращение, а валу 13 рабочего колеса 15- вращение, равное частоте вращение привода ГМ-1. При этом, из бункера 3 (рис.6) смесь поступает в шнековый питатель 12 и далее через импеллер 14 передается в рабочее колесо 15, где приобретая потенциальную энергию под действием центробежных сил, вылетают из щеликожуха рабочего колоса (в чертеже не показан) направляется на торкертируемой поверхности. При этом кожух рабочего колеса 15 реверсируется, направляя струю бетонной смеси от почвы выработки по периметру до почвы противоположенной стороны через щель. По мере расходования бетонной смеси, боковые борта бункера 3 скалываются по средством гидроцилиндров, а с заднего борта бункера смесь принудительно подается в окно премного бункера шнекового питателя 12 скребковым механизмом с полиспастной системой. После опорожнения бункера 3, все узлы приводят в исходное положение, и цикл повторяется. При этом дно боковых борта в бункера 3 могут опускаться ниже горизонтальной плоскости тем самым, увеличивая ширину бункера для загрузки из под ковша погрузочно-доставочной машины. После работы бункера и нагнетатель тщательно промывают.

Совершенствование конструктивных параметров МЦТ

У машины МЦТ конструкций А.О «Массагет», есть один существенный недостаток, который ограничивает её функциональные возможности. Это отсутствие смесо-образующего устройства. Из–за этого возникает необходимость, наряду с устройствами для возведения набрызг-бетонной крепи, присутствия бетономешалки для смешивания компонентов. Бетономешалка располагается на поверхности шахты или под землей в районе околоствольного вора. Приготовленная смесь для торкретирования, содержит в своем составе вяжущее, и при транспортировке до машины МЦТ происходит частичное схватывание смеси и, как следствие, потеря её качества и качества возводимой крепи. Кроме того, все это приводит к снижению эксплуатационной производительности машины при высокой технической производительности.

В связи с вышесказанным, потребовалось усовершенствование конструкции МЦТ. Кроме того, не исследованным оставались некоторые вопросы по части долговечности машины МЦТ. В частности не известны надежность самых загруженных элементов машины (не было необходимой наработки). Таким являются вал центробежного нагнетателя и лопатки импеллера. Последние подвергаются наибольшему износу абразивных веществ и получают значительную нагрузку от давления смеси.