МАШИНИ ТА ОБЛАДНАННЯ ГЕОТЕХНІЧНИХ ВИРОБНИЦТВ
ЛЕКЦІЯ 1. Вступ до предмету.
Класифікація машин та обладнання енергоємних виробництв
Геотехнічні виробництва це перш за все енергоємні виробництва паливно-енергетичного комплексу, основу яких складають гірничі та нафтогазові виробництва.
Слід розрізняти енергоємні виробництва чотирьох типів.
Перший тип енергоємних виробництв характеризується значним енергетичним забезпеченням процесу його функціонування, а з іншого боку такі виробництва самі забезпечують інші виробництва енергією. Так нафтове родовище споживає електричну енергію, а в результаті його роботи проводиться видобуток нафти та газу, які є енергетичними носіями для інших виробництв і для себе.
Другий тип енергоємних виробництв характеризується споживанням електричної енергії в значній кількості, але в їх роботі застосовується техніка характерна для функціювання виробництв першого типу. Наприклад, в "Метробуді" застосовуються прохідницькі щити, які аналогічні прохідницьким щитам шахтного виробництва і т. і.
Третій тип характеризується виробництвом машинобудівного комплексу, завдяки якому забезпечуються виробництва перших двох типів, а також інші виробництва.
Четвертий тип характеризується відносно високим рівнем енергоспоживання та значним рівнем енергії різної форми, яка генерується продукцією цього виробництва для різних технологій.
Ми розглядаємо виробництва перших двох типів та їх реалізацію в гірництві.
Класифікаційна схема у відповідності до такого підходу наведена на рис.1.
В основу класифікаційного утворення покладено поняття “гірництво”.
Гірництво (гірнича справа) – галузі науки і техніки, які охоплюють процеси добування з надр корисних копалин та їх первинну переробку. Видобутку корисних копалин передують геологорозвідувальні роботи. Видобуток твердих корисних копалин здійснюється через підземні та відкриті розробки родовищ. Впроваджуються безшахтні геотехнологічні методи. Видобуток нафти і газу ведуть на великих глибинах з штучною дією на продуктивний пласт. Розвиваються способи видобутку корисних копалин в акваторіях морів і в першу чергу морський нафтовидобуток. Значні успіхи досягнуто в вивченні фізичних властивостей гірських порід, що дозволяє конструювати ефективні породоруйнуючі і транспортуючі машини. Значні успіхи досягнуті і в збагачені корисних копалин.
Рис. 1. Класифікація машин та обладнання геотехнічних виробництв
Основні (ключові) поняття, терміни та визначення
Машина – (франц. machine , лат. machine) – механічний пристрій, який виконує рух для перетворення енергії, матеріалів та інформації.
Основне призначення машини – часткова або повна заміна виробничих функцій людини з метою полегшення праці і підвищення її продуктивності.
Механізм – 1) система тіл, яка призначена для перетворення руху одного або кількох твердих тіл в потрібний рух інших твердих тіл. За структурно-конструктивними ознаками відрізняють механізми шарнірні (важельні), кулачкові, зубчасті, клинові, фрикційні з гнучкими ланками з гідравлічними, пневматичними і електричними пристроями.
2) внутрішня будова, система чого-небудь, наприклад, механізм керування. Машина за будовою може бути розбита на ряд механізмів.
3) сукупність і послідовність станів і елементарних стадій процесів, із яких складаються які- небудь фізичні, хімічні, фізіологічні та інші явища. Наприклад, механізм хімічної реакції або – механізм мислення.
Агрегат – 1) уніфікований вузол машини, який має повну взаємозамінність.
2) установка з двох або більше машин, які самостійно виконують окремі функції (наприклад, буро-навантажувальна машина).
Комплекс – сукупність взаємнопов’язаних за основними параметрами машин і механізмів, які забезпечують єдиний технологічний процес. Наприклад, добувний комплекс для підземної розробки вугільних пластів механізує процеси відбійки, навалки і доставки вугілля, пересування конвеєра і кріплення привибійного прострору.
Пристрій – загальна назва для будь якого з понять: машини, механізму, агрегату, вузла, з’єднання, ланки.
Будова - розташування і взаємозв’язок ланок, вузлів в машині, механізмі чи вузлі.
Система – сукупність окремих частин машини, які пов’язані загальною функцією (наприклад. система живлення, пилеподавлення)
Робочий орган – основний виконавчий орган машини, який механізує виробничий процес.
Силове обладнання – енергосилова машина, яка перетворює який небудь вид енергії в механічну роботу.
Ходова частина – база машини, на центральній рамі якої монтуються всі механізми та вузли.
Трансмісія – пристрій для передачі механічної енергії від двигуна до виконавчих органів або до інших робочих машин. В сучасних машинах під трансмісією розуміють всю сукупність передаточних пристроїв – від вала двигуна до робочих органів машин.
Гірничими машинами називають технічні засоби, які механізують процеси руйнування, навантаження і транспортування гірських порід, а також процеси зведення кріплень, вентиляції і водозливу.
Більшість гірничих машин виконують одну або кілька операцій технологічного процесу, рідше гірнича машина виконує всі операції.
Машини і механізми, які механізують процес буріння свердловини, називаються буровими.
Бурові машини, як правило, виконують комплекс операцій, одна з яких, що має технологічну спільність з створенням бурової свердловини, а саме – операція по руйнуванню гірської маси, є головною, а інші служать для її ефективного виконання.
Гірнича машина, як і бурова, складається із різноманітних деталей, вузлів, механізмів, агрегатів і систем, кінематична сукупність яких утворює конструкції робочого органа, силового і ходового обладнання, системи живлення, пилеподавлення (пилестримування), керування і т.і.
В механізм керування входить робочий пульт керування, допоміжні механізми групи приводу, якими здійснюють пуск, зупинку, реверсування руху виконавчих органів гірничої або бурової машини.
Розглянемо будову гірничої машини на прикладі екскаватора ЕО-4121, обладнаного робочим обладнанням - зворотною лопатою. Екскаватор (рис.2) складається з основних вузлів: 1- гусеничний ходовий візок; 2- поворотна платформа; 3- елементи приводу екскаватора; 4 - нижня частина стріли; 5 - гідравлічний циліндр стріли; 6 - верхня частина стріли; 7 - ковш; 8,9 -елементи з'єднання ковша з рукояттю (ковшові тяги); 10 - гідравлічний циліндр ковша; 11 - рукоять; 12 - гідравлічний циліндр рукояті; 13 - маслопроводи (гідророзводка); 14 - кабіна машиніста; 15 - противага.
Рис.2.
Гідравлічний привод дозволяє реалізувати великі передаточні відношення. Розташування робочих органів не залежить від силової установки. З'являється можливість автоматизації робочих процесів.