Навантажувальне обладнання

Для підбору з вибою гірської маси, яку було зруйновано виконавчим органом, в прохідницьких комбайнах застосовують навантажувальне обладнання. Його конструкція взагалі залежить від типу виконавчого органу комбайна.

Навантажувальне обладнання повинно ефективно відвантажувати гірничу масу з різними фізико-механічними властивостями в виробах різної форми перерізу. Продуктивність навантажувального обладнання повинна перевищувати продуктивність виконавчого органу по руйнуванню вибою.

Нагрібаючими лапами(Рис.5) оснащено більшість прохідницьких комбайнів. Лап може бути дві (Рис.5 а) або чотири (Рис.5 б).

Рис.5 Схеми навантажувального обладнання в вигляді нагрібаючих лап.

Навантажувальне обладнання у вигляді нагрібаючих лап встановлено по горизонтальній вісі корпусу комбайну і за допомогою гідродомкратів може повертатися в вертикальній площині.

При цьому носик вантажника опускається або підіймається відносно рівня гусениць, що необхідно при проведенні виробок із змінюючимся профілем виробок.

Навантажувальними органами іншого типу є нагребні лапи-скребки (Рис 5 в), права та ліва лапи яких вільно насаджені на горизонтальну вісь обертаючої частини стріли працюючого органа. За допомогою гідродомкратів лапи-скребки автоматично опускаються чи підіймаються в момент реверсу стріли. При руху стріли справа наліво права лапа опущена і нагрібає відбиту породу на центральний скребковий конвеєр. При руху стріли зліва направо навантаження виконує ліва лапа.

Скребково-кільцеве навантажувальне обладнання частіше має продуктивність 0,025-0,030 т/с, фронт навантаження 2-3м, швидкість руху скребкового ланцюга 0,5-1м/с, потужність привода 15 кВт.

Скребково-кільцеве навантажувальне обладнання з конвеєром (Рис 6) складається з приймальної частини 1, правого 2 та лівого 3 жолобів, ланцюга 4 з консольними відлитими скребками, приводу 5 ланцюга, розвантажувальної частини 6, циліндра підйому 7 носика, течки 8, скребка 9 та верхнього 10 загородження. Гірська маса, відбита виконавчім органом комбайна, зачерпується з вибою рухаючимися консольними скребками, закріпленими на кулаках двошарнірного ланцюга, та по жолобах транспортується до розвантажувальної течки, звідки подається на перенавантажувач.

Рис.6 Скребково-кільцеве навантажувальне обладнання

Приймальна частина кріпиться до жолобів через шарніри, які дозволяють переміщати лоток вверх та вниз відносно рівня почви. В вертикальній площині лоток переміщається гідродомкратам. Правий та лівий лотки призначені для зміни фронту навантаження: при заміні менших лотків більшими фронт навантаження зростає.

Жолоби призначені для напрямлення ланцюга із скребками, а лівий крім того для транспортування породи по ньому.

Барове навантажувальне обладнання (Рис.7) розподіляють на дві групи: навантажувальні органи, що здійснюють навантаження ріжучими ланцюгами виконавчого органу, та навантажувальні органи, що виконані в вигляді спеціальних скребкових барів.

Навантажувальним обладнанням (Рис.7 а) є нижній бар двобарабанного виконавчого органа, який постійно знаходиться у почви пласта.

Навантаження вугілля можна здійснювати ріжучими ланцюгами виконавчого органа (Рис.7 б). Два вертикальних поворотних бара відбивають вугілля. Нижні гілки ріжучих ланцюгів цих барів, рухаючись від вибою, до комбайна, транспортують вугілля до похилого лотка, з якого вугілля поступає на конвеєр.

Навантажувальним обладнанням (Рис.7 в) є два Рис.7 Барове навантажувальне обладнання ланцюгових бара та скребковий

конвеєр з нижньою несучою гілкою.

Навантажувальним обладнанням (Рис.7 г) є плоский скребковий бар, який підвішений на шарнірних цапфах до поворотної рами, і який здійснює рух вздовж похилого лотка одночасно з рухом робочого органу.

Ковшове навантажувальне обладнання (Рис.8) знайшло своє застосування на комбайнах безперервної дії. Ковши, розташовані по діаметру планшайби роторного виконавчого органа (Рис. 8 а) забезпечують фронт навантаження який дорівнює діаметру виробки. В верхньому положенні ковши розвантажуються в розвантажувальне вікно та течку.

Рис.8 Ковшове навантажувальне обладнання

Іншим типом ковшового навантажувального обладнання, (Рис.8 б) є навантажувач, виконаний в вигляді ковша, який нагрібає вугілля на центральний конвеєр. Привод ковша здійснюється гідродомкратом.

Ш некове навантажувальне обладнання (Рис.9) завантажує відбиту гірську масу шнеками до нижньої несучої гілки скребкового конвеєра. Продуктивність шнекового навантажувального обладнання приблизно 0,03-0,07т/с, привод електричний або пневматичний потужністю 35-55 кВт, діаметр шнеків 400-600 мм.

Рис.9 Шнекове навантажувальне обладнання

Конструктивні типи і принципи дії прохідницьких комбайнів 4ПП-2-

ГПК-2.

Прохідницький комбайн 4ПП-2 є. комбайном виборчої дії. Він являє собою самохідну машину з виконавчим органом стриповидного типу з поворотним навантажувальним пристроєм.

4ПП-2 призначений для механізованого проведення підготовчий гірських виробіток по змішаному вибої з роздільною виїмкою вугілля і породи з f=6 і абразивністю до 15 мг.

Основними вузлами комбайна 4ПП-2 є: виконавчий орган із різцевою коронкою, навантажувальна і ходова частина, корпус, гідросистема, електричне устаткування, системи пилеподавлення, мостовий і прицепний стрічковий перевантажувач, засоби автоматики і дистанційного керування, розпірний устрій.

Виконавчий орган на підніжній рукояті складається з різцевою коронки редуктор, електродвигуна і різців. Він забезпечує: руйнацію породи з f<=6, опрацювання максимального перетину виробітки до 18м з однієї установки комбайна, одержання необхідної продуктивності до 3.5 т/хв.

Різцева коронка конічної форми. На ній є форсунки для подачі води на різці з метою їхнього охолодження і пилеподавлення.

Редукторна, частина забезпечує швидкісне різання від 1,2 до 2 м/с

Електродвигун із годинною потужністю 105 кВт має повітряне охолодження.

Навантажувальний пристрій здійснює навантаження відбитої гірської маси з вибою по всій ширині виробітки, її доставку скребковим конвеєром у межах машини і навантаження на штрекові транспортні засоби.

Механізм пересування - гусеничний з індивідуальним приводом.

Електрична схема комбайна забезпечує: дистанційне керування шнековими пускачами комбайна і насосної установки з місцевого пульта керування комбайна.

До особливостей прохідницького комбайна 4ПП-2 відноситься наявність розпірного пристрою, вмонтованої в конструкцію комбайна системи зрошення з подачею води під різці, пилевідсос, засоби дистанційного і програмного керування двох швидкостей різання.

Прохідницький комбайн ГПК-2 призначений для проведення горизонтальних виробіток перетину 10-30 м² по породах f<=6 із пресічками f<=8 і абразивністю до 15 мг.

Комбайн ГПК-2 (Рис.10) - гусенична машина зі стріловидним виконавчим органом із двома дисками, оснащеними різцями типу РКС-2, поворотним живильником із лапами, що нагортають, і двома центрально розташованими скребковими конвеєрами.

Рис.10 Прохідницький комбайн ГПК-2

Конвеєр приводиться електродвигунами, загальною потужністю 20 кВт.

Редуктор забезпечує дві швидкості переміщення комбайна - робочу і маневрову.

На комбайні ГПК-2 для пилоподавлення є автоматична пиловідсмоктуюча установка ДЛУ-425.

Комбайни бурової дії призначені для проведення підготовчих виробіток по вугільному і змішаному вибої.

Комбайни бурового типу проводять виробітки аркового, круглого й овального перетину, площею до 17 м² Основним комбайном бурової дії є прохідницький комбайн «Караганда 7/15».

Нарізні комбайни призначені для механізованого проведення у вугільних шарах малої і середньої потужності різноманітний підготовчих виробіток, що мають допоміжне значення: розрізних печей, просік, ходоків, вентиляційних збійок.

Нарізні комбайни призначені для роботи в пластах, потужністю від 0.9 до 3.0 м горизонтального і пологого залягання. Перетин нарізних виробіток - від 2.7 до 8.0 м². Технічна продуктивність комбайнів коливається від 0.5 до 2.0 т/хв, установлена потужність - від 50 до 100 кВт. Існують нарізні комбайни КМП-1, КН-З та інші.

Комбайни для проведення підготовчих виробіток по породі розділяються на дві групи: для роботи з породами середньої міцності f=6-8 і для роботи з породами із f>8.

Технічна характеристика комбайна «Караганда 7/15».

Прохідницький комбайн «Караганда 7/15» бурового типу призначений для механізації проведення горизонтальних і похилих (до 15 градусів) підготовчий гірських виробіток аркової форми, площею перетину 8 і 10 м² (одноколійні виробітки), і 12 і 15 м (двухколійні виробітки по вугіллю і породі) із f<=4 і змішаним вибоєм без роздільної виїмки вугілля і породи. Конструкція комбайна припускає, установку кріпи на відстані до двох метрів від вибою.

У конструкції комбайна передбачена зміна швидкостей подачі комбайна і переносного обертання дисків (водило), а так само кількість ріжучого інструмента встановлюваного на фрезерних дисках.

Гусеничний хід комбайна служить для подачі комбайна і створення необхідного напірного зусилля на вибій. Гідравлічний привід гусеничного ходу дозволяє без східчасте регулювати швидкість подачі.

Скребковий конвеєр подає вугілля на стрічковий перевантажувач. На комбайні передбачені такі засоби пилоподавлення: зрошення призабійного простору і місць перевантаження, пилевідсос і щит огородження.

Гідравлічна, схема комбайна призначена для здійснення прямування комбайна, хитання виконавчого органа комбайна при проходженні двухпутевих виробіток, підйому й опускання виконавчого органа.

Напрямок проведеної виробітки у вертикальній площині витримується автоматичним стабілізатором ухилу АСУ.

Відмінною рисою комбайна «Караганда 7/5» є використання нового планетарно-фрезерного виконавчого органа, що складає з перпендикулярно розташованих до поверхні забою двох-чотирьох фрезерних дисків і забірника.

Режими роботи прохідницьких комбайнів.

Режими роботи комбайнів із стріловидним виконавчим органом.

На формування навантажень на виконавчому органі прохідницького комбайна поряд із фізико-механічннми властивостями масиву, що руйнується, на вибій впливають також особливості прямування ріжучого інструмента і його взаємодія з руйнуючим масивом.

Ріжуча коронка при роботі чинить такі рухи в просторі. При врізанні в масив вибою коронка разом з обертанням переміщається в осьовому напрямку зі швидкістю .

Розмір кроку гвинтової лінії траєкторії різця за умови сталості частоти обертання коронки і її подача в осьовому напрямку буде величина постійна і рівна.

, м

де - швидкість подачі коронки, осьова в м/хв:

. - частота обертання коронки .

Абсолютна швидкість руху різця при подачі виконавчого органа в осьовому напрямку:

, м/с

де відносна кутова швидкість коронки, м/с.

Швидкість переносного руху ріжучої коронки виконавчого органа при бічних подачах:

(1)

де - швидкість переміщення штока гідродомкрата стріли;

- радіус траєкторії кінця штока гідродомкрата повороту стріли.

Зусилля бічної подачі на коронки:

(2)

де - зусилля на штоку г гідродомкрата.

З виражень (1) і (2) очевидно, що із збільшенням кута повороту зростає і нерівномірність швидкості і зусилля подачі. При повороті стріли на кут до 45° коефіцієнт нерівномірності для і змінюється в залежності від конструктивних параметрів у межах - 2.0, де Кп - коефіцієнт нерівномірності, дорівнює відношенню максимального значення швидкості (зусилля,) бічної подачі до мінімального.

Звідси випливає, що глибина різа, обумовлена при бічній подачі відношенням Vn/n_k, також буде зміняться в зазначених межах, що у свою чергу буде призводити до значної нерівномірності роботи виконавчого органа і зниженню ефективності і надійності комбайна в цілому.

Режими роботи комбайнів із буроскодюючим виконавчим органом.

До комбайнів даного типу відносять ПК-8, ПК-10, ШБМ.

Виконавчі буросколюючі органи, забезпечують можливість самоврядування постійну глибину різання, кращу сортність і меншу енергоємність процесу руйнування породи.

Особливістю і виконавчим органом буросколюючого типу, є - робота ріжучого інструмента в глибоких щілинах і руйнація міжщілиних цілин спеціальними сколювачами.

Режими роботи комбайнів із планетарним виконавчим органом.

Планетарні виконавчі органи прохідницьких комбайнів мають різноманітне конструктивне виконання, що забезпечує, як правило, робочому інструмента два обертальних руха - відносне і переносне. При цьому виконавчий орган руйнує вибій або прорізанням конічних щілин і сколюванням міжщилиних цілий, або різанням із відкритої поверхні вибою.

До гідностей планетарних органів можна віднести можливість створення сітки пересічних різів, що знижують енергоємність процесу руйнування.

Режими роботи роторного виконавчого органа з дисковими шарошками.

Можливі дві основні схеми руйнування вибою дисковими шарошками: у лоб вибою, при якому інструмент працює в режимі радіального різання, і підрізне різання, при яком інструмент працює в режимі тангенціального різання.

Схема руйнування в лоб вибою найбільше простий у конструктивному відношенні, забезпечує безупинну роботу виконавчого органа не потребує підвищених напірних зусиль. Руйнація породи відбувається за рахунок її роздавлювання і використання явища оберненого відриву елементів убік вільної поверхні. Схема підрізної руйнування менше енергоємна, не призводить до більш складної конструкції виконавчого органа.

Продуктивність прохідницького комбайна.

Розрізняють: теоретичну, технічну і експлуатаційну продуктивність.

Під теоретичною продуктивністю комбайна розуміють продуктивність, що відповідає безупинній роботі (звичайно 1 хв) виконавчого органа по руйнуванню вуглив і порід у даних гірсько - геологічних умовах.

Q_теор=S*V*γ т/хв

де S - площа, що руйнується виконавчим органом перетину, перпендикулярного до напрямку подачі;

V - швидкість подачі виконавчого органа, на забій, м/мин;

γ - щільність вугілля т/м³

Для комбайнів із виконавчим органом виборчої дії у виді коронки: S=S_k

У випадку якщо коронка має. форм}' усіченого конуса:

S_k=(d+D)*l\r

Для конічних коронок

Де d, D - малий і великий діаметри загнутої частини коронки;

l - довжина загнутої частини коронки.

Теоретична продуктивність бурових прохідницьких комбайнів:

Q_теор =V Швидкість подачі V м/хв визначається

формулою:

V=0.006*n_ио*h_макс*m

де n_ио - частота обертання виконавчого органа, с^-1;

h_макс - максимальна товщина стружки;

m - число різців

Технічна продуктивність - максимально можлива продуктивність у конкретних умовах. Вона визначається з урахуванням утрат часу, викликаних перервами в роботі і залежних від конструкщш комбайна.

Q_тех= К_тех *Q_теор

де К_тех - коефіцієнт технічно можливої безперервності роботи комбайна, визначається по формулі:

К_тех=1/(1/К_г- Т_лк*Q_теор/LS)

Де К_г - коефіцієнт готовності комбайна враховуючий відносний час простоїв по усунення несправностей;

Т_пк - час простоїв за цикл у хвилину;

L- довжина проходки за цикл;

S - площа перетину виробітки в проходці, м .

Експлуатаційна продуктивність залежить від перерахованих вище чинників і від додаткових простоїв по організаційно-технічних причинах, що не залежить від конструкції комбайна.

Q_з=60*К_з*Q_теор, т/год

Де К_з - коефіцієнт безперервності роботи, що враховує всі види простоїв при роботі комбайна і визначається по формулі:

К_з=А( 1/К_г+(Т_пк+Т_по)Q_теор/LS)

Де А=0.8 - коефіцієнт, що враховує регламентовані перерви в роботі;

Т_по - час простоїв по організаційно-технічних причинах на вплив кріпи, обмін вагонеток і т.д.